在初中數(shù)學學科中,幾何最值問題囊括了眾多核心知識點,包括兩點間線段距離最短的基本定理、三角形任意兩邊長度之和大于第三邊的原則,以及圓、直線、角度等幾何要素的綜合應用與分析.因幾何教學內容較為抽象,學生在解題過程中經(jīng)常因抽象問題受到瓶頸桎梏,不利于提高學生解題能力[1].對此,本文提出初中數(shù)學幾何最值問題的解題思路研究,旨在為有關學者提供幫助及建議.
1利用軸對稱與平移等量轉化線段
例1在直角坐標系中,矩形OABC定點 O 在坐標原點,頂點 A,C 分別在 x 軸, y 軸上, B,D 兩點坐標分別為 (-4,6),D(0,4) ,線段 EF 在邊 OA 上移動,保持 EF=3 ,如四邊形BDEF的周長最小時,點 E 的坐標為 :
解析將線段 BF 向右平移3個單位長度至B′E ,作點 D 關于 x 軸的對稱點 D′ ,連接 ED′ ,由平移性質知 B′E=BF ,軸對稱性質知 D′E=DE ,四邊形BDEF的周長為 =EF+FB+BD+DE=B′E ,如 B′,E,D′ 共線時,四邊形BDEF的周長最小為
,由 B(-1,6) , D′(0 -4)得,直線 B′D′ 的解析式為 y=-10x-4 ,與 x 軸交于點
從上述分析可以看出,通過作圖找到點 E 位置,可進行定量運算求出點 E 坐標.此外,除運用解析法求得直線 B′D′ 的解析式外,還可由 ΔD′OE° ΔD′CB′ 得 ,求得
,繼而求得點 E 的坐標為
:
2利用旋轉等量轉化線段
例2對于三角形而言,存在一個特殊的點,該點到三角形三個頂點的距離之和最小,這個點被稱為三角形的費馬點.當三角形為銳角三角形或直角三角形時,其費馬點 P 位于三角形的內部.例如ΔABC 為銳角(直角)三角形,則其費馬點 P 是三角形內一點,且滿足 ∠APB=∠BPC=∠CPA= 120° ;等邊三角形的費馬點則是其三條高的交點.若 .
. P 為 ΔABC 的費馬點,則 PA+PB+PC=
解析“根據(jù)
得出AB=AC2+AC2gt;BC2 ,故 ΔABC 為銳角三角形,結合題意, ΔABC 的費馬點 P 滿足∠APB=∠CPA=120° ,而鈍角 ΔAPB 、鈍角ΔAPC 有 AB=AC,AP=AP ,對此可通過添加垂線說明兩個鈍角三角形全等,因此得出點 P 應在∠BAC 的角平分線上,過點 A 作等腰 ΔABC 的角平分線 AD ,根據(jù)三線合一的性質可以得出, AD 垂直平分 BC ,以此確定 P 的位置,并得出 BD=DC= BC=√3,AD=√AB2-BD2=2,又PD=tan30°·
,且 AP=AD-PD Φ=1 故 PA+PB+PC=5. (2
3利用三角比縮放線段
例3在 ΔABC 中 ?AB=5,AC=4,sinA= 于點 D ,點 P 作為線段 BD 上的動點,則
的最小值為
解析 過點 P 作 PE⊥AB 于點 E ,過點 C 作CE′⊥AB 于點 E′ ∵,RtΔADB 中
,在 RtΔPEB 中
,進而得出
(204號
,如當 ΨC,P,E 三點共線, E 與 E′ 重疊,取等號, RtΔCE′A 中 CE′=
因此得出
的最小值為
4利用反演變換縮放線段
例4在扇形 OAB 中, OA=4 ∠AOB=120° .C 為 OA 中點,點 D 在 OB 上,且 OD=3,P 為弧AB上一動點(不與 A,B 重合),求 3CP+2DP 的最小值[2].
解析 由于 PC 與 PD 均在扇形 OAB 內,如作
反演變換 ,則
;如作反演變換 D
,則
0
,為將目標轉化為成線段和最小的問題,需要進行同時變換, 3CP+ 2DP=
(PC'+PD'),又 PC' +PD′?C′D′ ,如僅當 C′,P,D′ 共線即點 P 在 C′D′ 上時取等號,在△C'OD'中,OC'=8,OD'=16,∠C′OD′=120° ,過點 C′ 作 C′G⊥D′O 于 G ,RtΔC′GO 中,
cos60°?C′O=4,RtΔC′GD′= 中, GD=OG+OD′
,故 3CP+2DP的最小值為4√19[3].
5 結語
綜上所述,與幾何圖形有關的最值問題,既能考查學生對幾何圖形的掌握情況,也能探查學生的代數(shù)運算能力,具有十分重要的意義.誠然,幾何知識點較為抽象,在解題過程中需要學生具備較強的空間想象能力和邏輯推理能力.誠然,初中階段多數(shù)學生的這些能力尚未完全成熟,導致在理解和解決幾何最值問題時將面臨較大的困難.本文分析了初中數(shù)學幾何最值問題的解題思路,教師應積極革新自身教育理念及方法,運用科學、合理的解題思路展開教學,以此提高學生解題能力.
參考文獻:
[1]胥鳳霞.例談初中數(shù)學幾何最值問題的兩種解題思路[J].數(shù)理天地(初中版),2024(5):24-25.
[2]劉桂景.初中數(shù)學幾何最值問題的解題思路分析[J].數(shù)理天地(初中版),2024(1):49—50.
[3]田海霞.初中數(shù)學幾何圖形中有關最值問題的解題思路分析[J].數(shù)學學習與研究,2022(25):155-157.