有位农夫在地里种下了两粒种子,很快它们变成了两棵同样大小的树苗。
第一棵树决心长成一棵参天大树,所以它拼命地从地下吸收养料,储备起来,滋润每一枝树干,向上生长,完善自身。由于这个原因,在最初的几年,它并没有结果实,这让农夫很恼火。
相反另一棵树,也拼命地从地下吸取养料,打算早点开花结果,它做到这一点。这使农夫很欣赏它,并经常浇灌它。
时光飞转,那棵久不开花的大树由于身强体壮,养分充足,终于结出了又大又甜的果实。而那棵过早开花的树,却由于还未成熟时,便承担起了开花结果的任务,所以结出的果实苦涩难吃,并不讨人喜欢,还因此而累弯了腰。
老农看到这种情况,诧异地叹了口气,终于用斧头将它砍倒,用火烧了。
急于求成的结果只会导致最终的失败,所以我们不妨放远眼光,注重自身知识的积累,厚积薄发,自然会水到渠成。
圆的最值问题在课本没有系统讲到,仅是我们做习题时涉及到,这就要求我们平时注重积累,善于总结,才开有效地破解这一几何难题。
模型1 点圆最值
平面内一定点D和⊙O上动点E的连线中,当连线过圆心O时,线段DE有最大值和最小值.具体分以下三种情况讨论(规定:OD=d,⊙O半径为r):
1.当D点在⊙O外时,dr,如图①、②:当D、 E、O三点共线时,线段DE出现最值,DE的最大值为d+r,DE的最小值为d-r;
2.当D点在⊙O上时,d=r,如图③、④:当D、E、O三点共线时,线段DE出现最值,DE的最大值为d+r=2r(即为⊙O的直径),DE的最小值为d-r=0(点D、E重合);
3.若D点在⊙O内时,dr,如图⑤、⑥:当D、E、O三点共线时,线段DE出现最值,DE的最大值为d+r,DE的最小值为r-d.
典型问题
例1-1.如图1,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=BC=2,以BC为直径的半圆交AB于D,P是弧CD上的一个动点,连接AP,则AP的最小值是 .
变式1.如图2,已知正方形ABCD的边长为6,点M、N分别从点B、C同时出发,以相同的速度沿边BC、CD方向向终点C和D运动,连接AM和BN交于点P,则点P到点C的最短距离,并说明理由.
变式2.如图3,⊙O的半径为4,弦AB=4,点C为优弧AB上一动点,AM⊥AC交直线CB于点M,则△ABM的面积最大值是 .
变式4.(春蔡甸区校级月考)如图,AB为⊙O直径,且AB=
,点C为半圆上一动点(不与A,B重合),D为弧CB上一点,点E在AD上,且CD=BD=DE,则CE的最大值为( )
例1-2.(成华区模拟)如图,在△ABC中,∠C=90°,∠B=30°,AC=
,若点D为平面上一个动点,且满足∠ADC=60°,则线段BD长度的最小值为 ,最大值为 .
根据∠ADC=60°,AC=
,作Rt△ADC的外接圆O,连接OC,当O、D、C三点共线时,CD的值最小或最大.将问题转化为点圆最值.可证得△COD为等边三角形,OC=OD=CD=2,CE=DE=1,由勾股定理可求得OB的长,最后求得BD的最值.
:如图1,作Rt△ADC的外接圆O,(因为是求线段BD长度的最小值,故圆心O在AC的右侧),连接OB,当O、D、B三点共线时,BD的值最小.
∵∠ACD=90°,∴AD是⊙O的直径,
连接OC,∵∠ADC=60°,OC=OD,∴△COD是等边三角形,
模型2 线圆最值
1.如图,AB为⊙O的一条定弦,点C为圆上一动点.
(1)如图①,若点C在优弧AB上,当CH⊥AB且CH过圆心O时,线段CH即为点C到弦AB的最大距离,此时S△ABC的面积最大.
(2)如图②,若点C在劣弧AB上,当CH⊥AB且CH的延长线过圆心O时,线段CH即为点C到弦AB的最大距离,此时S△ABC的面积最大.
2.如图,⊙O与直线l相离,点P是⊙O上的一个动点,设圆心O到直线l的距离为d,⊙O的半径为r,则点P到直线l的最小距离是d-r (如图③),点P到直线l的最大距离是 d+r (如图④).
变式1.(费县一模)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=8,BC=6,点O是AB的三等分点,半圆O与AC相切,M,N分别是BC与半圆弧上的动点,则MN的最小值和最大值之和是( )
A.8B.10C.12D.14
变式2.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,点F在边AC上,并且CF=2,点E为边BC上的动点,将△CEF沿直线EF翻折,点C落在点P处,则点P到边AB距离的最小值是( )
A.1.5B.1.2C.2.4D.以上都不对
变式3.(睢宁县模拟)如图,点A,B的坐标分别为A(3,0)、B(0,3),点C为坐标平面内的一点,且BC=2,点M为线段AC的中点,连接OM,则OM的最大值为( )
变式4.已知:AB是⊙O的直径,AD、BC是⊙O的切线,P是⊙O上一动点,若AD=5,AB=4,BC=8,则△PCD的面积的最小值是( )
A.2B.4C.8D.9
如图,过D作DE⊥BC,交BC于点E,可求得CD=5,过P作⊙O的切线,交AD、BC于点M、N,当MN∥CD时,过N作NF⊥CD,可知此时点P到CD的距离最小,根据切线长定理可求得CN=4,又可证明△DEC∽△NFC,可求得NF,进一步可求得△PDC的面积.
:如图,过D作DE⊥BC,交BC于点E,
∵AD=5,BC=8,∴CE=3,
又DE=AB=4,∴CD=5,
当点P到CD的距离最小时,△PCD面积有最小值,过P作⊙O的切线,交AD、BC于点M、N,当MN∥CD时,过N作NF⊥CD,
可知此时P到CD的距离最小,
∵AD、BC为⊙O的切线,∴AD∥BC,
∴四边形CDMN为平行四边形,
∴CN=MD,MN=CD=5,
设DM=CN=x,则AM=5﹣x,
∵MN为⊙O的切线,∴MP=AM=5﹣x,
∴PN=BN=x,∴BC=2x,∴x=4,即CN=4,
在△DEC和△NFC中
∵∠DEC=∠NFC,∠C=∠C,∴△DEC∽△NFC,