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初中幾何最值問題基本模型:搭橋模型

搭橋模型1

已知:如圖①,直線m∥n,A,B分别為m上方和n下方的定點(直線AB不與m垂直).

要求:在m,n之間求作垂線段PQ,使得AP+PQ+QB的值最小.

解析:PQ為定值,隻需要AP+QB最小,可通過平移,使P,Q“接頭”,轉化為基本模型().

作圖:如圖②,将點A沿着平行于PQ的方向,向下平移至點A',使得AA'=PQ,連接A'B交直線n于點Q,過點Q作PQ⊥n于點Q,交直線m于點P,線段PQ即為所求,此時AP+PQ+QB最小.

證明:由作圖過程可知四邊形QPAA'為平行四邊形,則QA'=PA,當B,Q,A'三點共線時,QA'+QB最小,即PA+QB最小,又PQ長為定值,所以此時AP+PQ+QB的值最小.


搭橋模型2

已知:如圖①,定點A,B分布于直線m兩側,長度為a(定值)的線段PQ在m上移動(P在Q左邊).

要求:确定PQ的位置,使得AP+PQ+QB的值最小.

解析:PQ為定值,隻需要AP+QB最小,可通過平移,使P,Q“接頭”,轉化為基本模型().

作圖:如圖②,将點A沿着平行于m的方向,向右移至點A',使AA'=PQ=a,連接A'B交直線m于點Q,在m上截取PQ=a(P在Q左邊),則線段PQ即為所求,此時AP+PQ+QB的最小值為A'B+PQ,即A'B+a.

證明:由作圖過程可知四邊形APQA'為平行四邊形,則QA'=PA,當B,Q,A'三點共線時,QA'+QB最小,即PA+QB最小,又PQ長為定值,所以此時AP+PQ+QB的值最小.


搭橋模型3

已知:如圖①,定點A,B分布于直線m的同側,長度為a(定值)的線段PQ在m上移動(P在Q左邊).

要求:确定PQ的位置,使得四邊形APQB的周長最小.

解析:AB長度已經确定為定值,隻需要AP+PQ+QB最小,可通過作A點關于m的對稱點,轉化為基本模型().

作圖:如圖②,作A點關于m的對稱點A',将點A'沿着平行于m的方向,向右移至點A'',使A'A''=PQ=a,連接A''B交直線m于點Q,在m上截取PQ=a(P在Q左邊),則線段PQ即為所求,此時四邊形APQB的周長最小為A''B+AB+PQ,即A''B+AB+a.


在初中幾何學習中,要注意概念關、語言關、畫圖關、推理證明關四大關。善于靜中找動,實現從特殊到一般的轉化。動中找靜,找到運動過程中不變的數學模型或規律,再從一般到特殊,利用臨界情況解決問題。動靜結合,其樂無窮!解決幾何問題不順手的原因是由于對基本的模型圖及結論掌握不牢固,還有常見的幾何解題方法不夠熟練。本公衆号作者潛心研究整理初中幾何學習過程中常見的幾何基本模型圖及結論,如有錯誤或更好的思路,請大家不吝賜教。
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編輯 | 張旭

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