動(dòng)點(diǎn)圓最值問題是中考數(shù)學(xué)中的常見壓軸題型,通常涉及一個(gè)或多個(gè)動(dòng)點(diǎn)在圓上或圓內(nèi)運(yùn)動(dòng),要求找出某個(gè)量(距離、角度等)的最大值或最小值.解題過程中,學(xué)生須具備扎實(shí)的幾何基礎(chǔ),還須具備較強(qiáng)的邏輯思維能力和空間想象能力,靈活運(yùn)用隱圓最值模型、時(shí)鐘模型等常見模型找準(zhǔn)思路[1].以下就具體的初中數(shù)學(xué)動(dòng)點(diǎn)圓最值問題展開詳細(xì)敘述,
1 隱圓最值模型
例1如圖1,在邊長(zhǎng)為 的等邊 ΔABC 上,點(diǎn) D,E 分別是 BC,AC 上兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),且 AE=CD 連接 BE,AD 相交于點(diǎn) P ,求線段 CP 的最小值.
解析 因?yàn)?ΔABC 是等邊三角形,
所以 AB=BC=AC ,
∠ABD=∠BAC=∠BCE=60°. (204號(hào)
因?yàn)?AE=CD ,
所以 BD=CE
所以 ΔABD?ΔBCE(SAS)
所以 ∠BAD=∠CBE 因?yàn)?∠APE=∠BAD+∠ABE .所以 ∠APE=∠CBE+∠ABE=∠ABC 所以 ∠APE=60° ·所以點(diǎn) P 的運(yùn)動(dòng)軌跡是以 O 為圓心, OA 為半
徑的圓弧,如圖2.連接 OC 交圓 O 于 N ,則 OC⊥AB 于點(diǎn) F ,根
據(jù)圓周角定理可得 ∠AOB=120° ∠OAF=30° 所以
從而可知 OC=2OA=4 當(dāng)點(diǎn) P 與 N 重合時(shí), CP 的值最小,最小值
解題點(diǎn)撥 隱圓最值模型是解決復(fù)雜的動(dòng)點(diǎn)圓最值問題的有效方式,需要依據(jù)題目調(diào)整構(gòu)造出一個(gè)圓,再利用圓的性質(zhì)進(jìn)行求解.定長(zhǎng)對(duì)定角模型特征為兩條固定長(zhǎng)度的線段、兩條線段之間的夾角固定,動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓,其圓心位于定長(zhǎng)線段的中垂線上,半徑由定長(zhǎng)線段的一半和定角共同決定[2].解題思路是識(shí)別條件—構(gòu)造輔助圓—利用圓的性質(zhì)一求解答案.
2 時(shí)鐘模型
例2在給定的圖形中,線段AB是圓 O 的直徑, AB=4 ,點(diǎn) C 位于 AB 的延長(zhǎng)線上,且 BC=2 點(diǎn)P 是圓 O 上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),連接 PC ,并圍繞點(diǎn) P 構(gòu)造一個(gè)直角 ΔPCD ∠DCP=60° ,連接 OD ,如圖3.求 OD 長(zhǎng)度的最大值和最小值.
解析將 OC 繞點(diǎn) c 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 60° 得 CE ,且 ,連接 OE,ED ,可以證明 ΔOCE′O ΔPCD ,如圖4.
由題及上述條件,可知 ΔPDC ΔOEC 為直角三角形.所以 ∠OEC=∠PDC=90° 因?yàn)?∠OCP=∠OCE-∠PCE 所以 ∠ECD=∠PCD-∠PCE 又因?yàn)?∠OCE=∠PCD=60° 所以 ∠OCP=∠ECD 因?yàn)? 所以
所以
因?yàn)樵?RtΔOEC 中,
:
在 ΔEOD 中, OE-ED
所以 OD 最大值為 ,最小值為
解題點(diǎn)撥 時(shí)鐘模型是常見的動(dòng)點(diǎn)圓最值問題模型,涉及一個(gè)圓以及圓上的三個(gè)點(diǎn),即定點(diǎn) A 、定點(diǎn) B 以及動(dòng)點(diǎn) P ,這三個(gè)點(diǎn)通過圓上的弧和弦相互連接,形成一個(gè)類似于時(shí)鐘表面的幾何圖形,解題的核心在于找到動(dòng)點(diǎn) P 在圓上運(yùn)動(dòng)時(shí),到定點(diǎn) A 和定點(diǎn) B 距離之和/差的最小值或最大值.具體的解題步驟是分析題目條件一構(gòu)造輔助線一利用圓的性質(zhì)一應(yīng)用三角函數(shù)一驗(yàn)證答案.
3結(jié)語(yǔ)
初中數(shù)學(xué)中動(dòng)點(diǎn)圓最值問題是一類既富有挑戰(zhàn)性又充滿趣味性的題型,主要考查的是學(xué)生問題轉(zhuǎn)化能力、數(shù)形結(jié)合思維與邏輯思考能力.從模型構(gòu)建角度出發(fā),依據(jù)題干信息和問題求解要求,選用合適的模型,包括隱圓最值模型、時(shí)鐘模型等,明確不同題目的內(nèi)在邏輯,可幫助學(xué)生找到解決問題的整體思路,幫助學(xué)生更好地解決動(dòng)點(diǎn)圓最值問題,也能進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)和創(chuàng)新思維.在日常學(xué)習(xí)過程中,適時(shí)歸納總結(jié)模型與方法、積極練習(xí)與總結(jié)反思,將進(jìn)一步完善知識(shí)體系,提升解題水平.
參考文獻(xiàn):
[1]刁琴,石勇國(guó).中考熱點(diǎn)題型“動(dòng)點(diǎn)最值問題”的反思[J].數(shù)學(xué)通訊,2023(01):50-51.
[2」袁勁松.善于挖掘“隱圓”,巧解最值問題J」.數(shù)理天地(初中版),2024(17):38-39.