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构造相似形巧求最小值

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2024年4月1日发(作者:嵇涵润)

崔永晨 

在求最值的时候,我们经常会遇到一类求 

“两条线段长之和”的最值问题。这类问题中 

动点,则Ac+1BC@ ̄小值为 

有时还会出现一条线段乘一个“分数”的情 

况。如何化解这个分数,成为很多同学比较头 

疼的问题。下面我们来看看,如何运用相似对 

这一类最值问题进行转化。 

 :I· B 

c 

¨ I 

| 

. 

构造相似化解 

例1 如图1,四边形ABCD是边长为4的 

,C ;,  | 

/ ~ 

、 

~ 

p 

D 一 】 

D 】 

正方形,o曰的半径为2,点P是oB上一动点, 

则PD+ Pc的最小值为 

D D 

图3 图4 

【分析】如何化解 1 BC?结合题目中的已 

知条件A(一1,0),B(O,2 ),仔细分析,坐标 

可以转化为线段,即:OA=I,OB=2 。怎样才 

会出现 和 1 BC?如图4,结合图形不难发 

C C 

现,只要连接AB即可求得AB=3,从而得到 

图l 图2 

OA= 1

那么,谁与 c之比也是 ?只需构造 

【分析】如何处理 Pc是解决本题的关 

键。结合已知条件:o 的半径为2,正方形的 

出一个含BC边的三角形与AAOB相似,且使 

得Ac和 1 BC在y轴的异侧。如图4,在 轴上 

取点A关于点0的对称点A ,连接A ,过点C 

作CDLA B,垂足为点D,由△曰cD △BA 0。 

可以求得CD= 1日C,从而实现对线段的转化, 

所以求AC+ 1 c的最小值,即转化为求AC+CD 

边长为4,它们的比值为 ,可考虑构造两个相 

似三角形,使其相似比为1:2,并将Pc构造在 

其中,从而找出JpC的一半。如图2,连接BP,在 

BC上取一点 ,使BE=l,则ABEP'-'ABPC,此 

时EP= 1 Jpc,所以PD+ 1 PC=PD+EP。当点 

的最小值,最终将问题转化为点A到直线A B 

D、P、E共线时,PD+EP取得最小值,且最小值 

的距离AD 。运用“面积法”(5 = 1 A A·OB= 

为ED的长,在Rt△CDE中求得其值为5。 

二、构造相似化解 

。 

去A B·AD )或相似(△M D  ̄'ABA 0)可求得 

AD,' 。即AD+ Bc的最,J\f直为 。 

例2 如图3,在平面直角坐标系xOy 

中,A(一l,0),B(0,2√2),C是线段OB上的 

:’:‘:’. .1 。 

-···

● ● , _ ● - 

- ● ● _ ● ● - - - - f 

. 

● ● 

1 J  _

. 

= ● 

… ● 

68-I·策略方法, -· 

: : : :.:.. : : :.: 

三、构造相似化解 1 

Q+孚 的最,J、值为 

例3如图5,在RtAABC中,ZACB=90。, 

AC=8,BC=6,点JD是A 上一点,且 A P= 1

点 

≥ 

‘, 、 , 

P 

二 足

F在以点P为圆心,AP为半径的oP上,则CF+ 

曰F的最小值为 

l奎{7 

是解题的关键。因 

,MO=2, 

【分析】如何化解 

‘ 

为 ,f

二 

= 

所以想方设法构造3条线段,使 

√2 

5 

得其中3条线段已知,第四条预留为半 。 

结合题目条件中的oO的半径为 

【分析】同样的思路,化解{BF是解决问 

题的关键。由已知条件 AP: 1

可以联想到 

只需再构造一条长度为l的线段,即可构造 

对相似三角形。如图8,在OM上取一点 

G,使得OG=I,连接QG,QO,PG,则AOQG一 

构造相似比为1:4的三角形进行转化。如图6, 

考虑到 P=FP,可将条件转化为 FP= 1

结 

A OMQ,根据相似比得:GQ=半Q ,所以 

PQ+ QM=PQ+QG,其最小值即为PG,在 

合oP的半径FP,可在PB上取一点E,使PE= 

1 PF

连接EF、PF,从而构造出APEFV"APFB, 

通过相似比找出E 1 BF,进而将问题转化 

为求CF+EF的最小值,即求cE的值。连接 

RtAPOG中可求得:PG=√ 。 

CE,过点E作EG ̄AC,在已知AE= 5的基础 

P 

上,由AAEG ̄',AABC可求得EG=要,AG=2,昕 

以GC=6,在RtAECG中,由勾股定理求得EC= 

图8 

故cn 口F的最小值为 。 

通过以上几道题目的分析可以发现,在 

探究形如“AB+mCD”最小值的过程中,首先 

要针对m进行仔细分析,在题目中找出两条 

线段的比表示为m,通过相似,将mCD进行转 

化后,再去考虑化曲为直的问题,最终将问题 

转化为“点到直线距离最短”或“两点之间线 

段最短”来解决。所以,相似在解决此类问题 

中成为关键步骤,结合圆的半径不变、对称变 

图6 

换或三角形三边关系,在相似这条思路的指 

四、构造相似化解 2 

弓1下,将最值问题步步转化,最终化归到我们 

,PO= 

熟悉的问题上来。 

(作者单位:江苏省东台中学) 

, 

。。 ‘

, 

‘。

例4 如图7,o 0的半径为 

√而,MO=2,LPOM=90。,Q为o0上一动点, 

:一,、 ‘

、 

、一 ,

‘ ‘/、。- 、l ’,、’ 

≯ 尊 0 ≥≥ 

, I。^ 

,。 ’ 

2024年4月1日发(作者:嵇涵润)

崔永晨 

在求最值的时候,我们经常会遇到一类求 

“两条线段长之和”的最值问题。这类问题中 

动点,则Ac+1BC@ ̄小值为 

有时还会出现一条线段乘一个“分数”的情 

况。如何化解这个分数,成为很多同学比较头 

疼的问题。下面我们来看看,如何运用相似对 

这一类最值问题进行转化。 

 :I· B 

c 

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. 

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例1 如图1,四边形ABCD是边长为4的 

,C ;,  | 

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D 一 】 

D 】 

正方形,o曰的半径为2,点P是oB上一动点, 

则PD+ Pc的最小值为 

D D 

图3 图4 

【分析】如何化解 1 BC?结合题目中的已 

知条件A(一1,0),B(O,2 ),仔细分析,坐标 

可以转化为线段,即:OA=I,OB=2 。怎样才 

会出现 和 1 BC?如图4,结合图形不难发 

C C 

现,只要连接AB即可求得AB=3,从而得到 

图l 图2 

OA= 1

那么,谁与 c之比也是 ?只需构造 

【分析】如何处理 Pc是解决本题的关 

键。结合已知条件:o 的半径为2,正方形的 

出一个含BC边的三角形与AAOB相似,且使 

得Ac和 1 BC在y轴的异侧。如图4,在 轴上 

取点A关于点0的对称点A ,连接A ,过点C 

作CDLA B,垂足为点D,由△曰cD △BA 0。 

可以求得CD= 1日C,从而实现对线段的转化, 

所以求AC+ 1 c的最小值,即转化为求AC+CD 

边长为4,它们的比值为 ,可考虑构造两个相 

似三角形,使其相似比为1:2,并将Pc构造在 

其中,从而找出JpC的一半。如图2,连接BP,在 

BC上取一点 ,使BE=l,则ABEP'-'ABPC,此 

时EP= 1 Jpc,所以PD+ 1 PC=PD+EP。当点 

的最小值,最终将问题转化为点A到直线A B 

D、P、E共线时,PD+EP取得最小值,且最小值 

的距离AD 。运用“面积法”(5 = 1 A A·OB= 

为ED的长,在Rt△CDE中求得其值为5。 

二、构造相似化解 

。 

去A B·AD )或相似(△M D  ̄'ABA 0)可求得 

AD,' 。即AD+ Bc的最,J\f直为 。 

例2 如图3,在平面直角坐标系xOy 

中,A(一l,0),B(0,2√2),C是线段OB上的 

:’:‘:’. .1 。 

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: : : :.:.. : : :.: 

三、构造相似化解 1 

Q+孚 的最,J、值为 

例3如图5,在RtAABC中,ZACB=90。, 

AC=8,BC=6,点JD是A 上一点,且 A P= 1

点 

≥ 

‘, 、 , 

P 

二 足

F在以点P为圆心,AP为半径的oP上,则CF+ 

曰F的最小值为 

l奎{7 

是解题的关键。因 

,MO=2, 

【分析】如何化解 

‘ 

为 ,f

二 

= 

所以想方设法构造3条线段,使 

√2 

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得其中3条线段已知,第四条预留为半 。 

结合题目条件中的oO的半径为 

【分析】同样的思路,化解{BF是解决问 

题的关键。由已知条件 AP: 1

可以联想到 

只需再构造一条长度为l的线段,即可构造 

对相似三角形。如图8,在OM上取一点 

G,使得OG=I,连接QG,QO,PG,则AOQG一 

构造相似比为1:4的三角形进行转化。如图6, 

考虑到 P=FP,可将条件转化为 FP= 1

结 

A OMQ,根据相似比得:GQ=半Q ,所以 

PQ+ QM=PQ+QG,其最小值即为PG,在 

合oP的半径FP,可在PB上取一点E,使PE= 

1 PF

连接EF、PF,从而构造出APEFV"APFB, 

通过相似比找出E 1 BF,进而将问题转化 

为求CF+EF的最小值,即求cE的值。连接 

RtAPOG中可求得:PG=√ 。 

CE,过点E作EG ̄AC,在已知AE= 5的基础 

P 

上,由AAEG ̄',AABC可求得EG=要,AG=2,昕 

以GC=6,在RtAECG中,由勾股定理求得EC= 

图8 

故cn 口F的最小值为 。 

通过以上几道题目的分析可以发现,在 

探究形如“AB+mCD”最小值的过程中,首先 

要针对m进行仔细分析,在题目中找出两条 

线段的比表示为m,通过相似,将mCD进行转 

化后,再去考虑化曲为直的问题,最终将问题 

转化为“点到直线距离最短”或“两点之间线 

段最短”来解决。所以,相似在解决此类问题 

中成为关键步骤,结合圆的半径不变、对称变 

图6 

换或三角形三边关系,在相似这条思路的指 

四、构造相似化解 2 

弓1下,将最值问题步步转化,最终化归到我们 

,PO= 

熟悉的问题上来。 

(作者单位:江苏省东台中学) 

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例4 如图7,o 0的半径为 

√而,MO=2,LPOM=90。,Q为o0上一动点, 

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