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瓜豆工作原理圖

生活 更新时间:2025-02-11 19:34:23

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)1

動點軌迹之“圓”

例1:如圖,P是圓O上一個動點,A為定點,連接AP,Q為AP中點.當點P在圓O上運動時,Q點軌迹是?

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)2

【分析】觀察動圖:

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)3

點Q軌迹是個圓,而我們還需确定的是此圓與圓O有什麼關系?

考慮到Q點始終為AP中點,連接AO,取AO中點M,則M點即為Q點軌迹圓圓心,半徑MQ是OP一半,任意時刻,均有△AMQ∽△AOP,QM:PO=AQ:AP=1:2.

【小結】确定Q點軌迹圓即确定其圓心與半徑,

由A、Q、P共線可得:A、M、O三點共線,

由Q為AP中點可得:AM=1/2AO.

Q點軌迹相當于是P點軌迹成比例縮放.

例2:如圖,P是圓O上一個動點,A為定點,連接AP,作AQ⊥AP且AQ=AP.當點P在圓O上運動時,Q點軌迹是?

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)4

【分析】動圖先看結果:

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)5

Q點軌迹是個圓,可理解為将AP繞點A逆時針旋轉90°得AQ,故Q點軌迹與P點軌迹都是圓.接下來确定圓心與半徑.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)6

考慮AP⊥AQ,可得Q點軌迹圓圓心M滿足AM⊥AO;

考慮AP=AQ,可得Q點軌迹圓圓心M滿足AM=AO,且可得半徑MQ=PO.

即可确定圓M位置,任意時刻均有△APO≌△AQM.

根據動點之間的相對位置關系分析圓心的相對位置關系;

根據動點之間的數量關系分析軌迹圓半徑數量關系.

例3:如圖,△APQ是直角三角形,∠PAQ=90°且AP=2AQ,當P在圓O運動時,Q點軌迹是?

【分析】動圖先看結果

考慮AP⊥AQ,可得Q點軌迹圓圓心M滿足AM⊥AO;

考慮AP:AQ=2:1,可得Q點軌迹圓圓心M滿足AO:AM=2:1.

即可确定圓M位置,任意時刻均有△APO∽△AQM,且相似比為2.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)7

模型總結

為了便于區分動點P、Q,可稱點P為“主動點”,點Q為“從動點”.

【條件】兩個定量主動點、從動點與定點連線的夾角是定量(∠PAQ是定值);主動點、從動點到定點的距離之比是定量(AP:AQ是定值).

【結論】

(1)主、從動點與定點連線的夾角等于兩圓心與定點連線的夾角:∠PAQ=∠OAM;(2)主、從動點與定點的距離之比等于兩圓心到定點的距離之比:AP:AQ=AO:AM,也等于兩圓半徑之比.

按以上兩點即可确定從動點軌迹圓,Q與P的關系相當于旋轉 伸縮.

古人雲:種瓜得瓜,種豆得豆.

“種”圓得圓,“種”線得線,謂之“瓜豆原理”.

思考1:如圖,P是圓O上一個動點,A為定點,連接AP,以AP為一邊作等邊△APQ.

考慮:當點P在圓O上運動時,Q點軌迹是?

【分析】Q點滿足(1)∠PAQ=60°;(2)AP=AQ,故Q點軌迹是個圓:

考慮∠PAQ=60°,可得Q點軌迹圓圓心M滿足∠MAO=60°;

考慮AP=AQ,可得Q點軌迹圓圓心M滿足AM=AO,且可得半徑MQ=PO.

即可确定圓M位置,任意時刻均有△APO≌△AQM.

【小結】可以理解AQ由AP旋轉得來,故圓M亦由圓O旋轉得來,旋轉角度與縮放比例均等于AP與AQ的位置和數量關系.

思考2

如圖,P是圓O上一個動點,A為定點,連接AP,以AP為斜邊作等腰直角△APQ.

考慮:當點P在圓O上運動時,如何作出Q點軌迹?

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)8

【分析】Q點滿足(1)∠PAQ=45°;(2)AP:AQ=根号2:1,故Q點軌迹是個圓.

連接AO,構造∠OAM=45°且AO:AM=根号2:1.M點即為Q點軌迹圓圓心,此時任意時刻均有△AOP∽△AMQ.即可确定點Q的軌迹圓.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)9

真題戰場:

如圖,點P(3,4),圓P半徑為2,A(2.8,0),B(5.6,0),點M是圓P上的動點,點C是MB的中點,則AC的最小值是_______.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)10

【分析】M點為主動點,C點為從動點,B點為定點.考慮C是BM中點,可知C點軌迹:取BP中點O,以O為圓心,OC為半徑作圓,即為點C軌迹.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)11

當A、C、O三點共線且點C在線段OA上時,AC取到最小值,根據B、P坐标求O,利用兩點間距離公式求得OA,再減去OC即可.

2016武漢中考:

如圖,在等腰Rt△ABC中,AC=BC=2倍根号2,點P在以斜邊AB為直徑的半圓上,M為PC的中點,當半圓從點A運動至點B時,點M運動的路徑長為________.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)12

【分析】考慮C、M、P共線及M是CP中點,可确定M點軌迹:

取AB中點O,連接CO取CO中點D,以D為圓心,DM為半徑作圓D分别交AC、BC于E、F兩點,則弧EF即為M點軌迹.

當然,若能理解M點與P點軌迹關系,可直接得到M點的軌迹長為P點軌迹長一半,即可解決問題.

2018南通中考:

如圖,正方形ABCD中,AB=2倍根号5,O是BC邊的中點,點E是正方形内一動點,OE=2,連接DE,将線段DE繞點D逆時針旋轉90°得DF,連接AE、CF.求線段OF長的最小值.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)13

【分析】E是主動點,F是從動點,D是定點,E點滿足EO=2,故E點軌迹是以O為圓心,2為半徑的圓.

考慮DE⊥DF且DE=DF,故作DM⊥DO且DM=DO,F點軌迹是以點M為圓心,2為半徑的圓.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)14

直接連接OM,與圓M交點即為F點,此時OF最小.可構造三垂直全等求線段長,再利用勾股定理求得OM,減去MF即可得到OF的最小值.

一條隐藏的瓜豆

△ABC中,AB=4,AC=2,以BC為邊在△ABC外作正方形BCDE,BD、CE交于點O,則線段AO的最大值為______.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)15

【分析】考慮到AB、AC均為定值,可以固定其中一個,比如固定AB,将AC看成動線段,由此引發正方形BCED的變化,求得線段AO的最大值.

根據AC=2,可得C點軌迹是以點A為圓心,2為半徑的圓.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)16

接下來題目求AO的最大值,所以确定O點軌迹即可,觀察△BOC是等腰直角三角形,銳角頂點C的軌迹是以點A為圓心,2為半徑的圓,所以O點軌迹也是圓,以AB為斜邊構造等腰直角三角形,直角頂點M即為點O軌迹圓圓心.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)17

連接AM并延長與圓M交點即為所求的點O,此時AO最大,根據AB先求AM,再根據BC與BO的比值可得圓M的半徑與圓A半徑的比值,得到MO,相加即得AO.

此題方法也不止這一種,比如可以如下構造旋轉,當A、C、A’共線時,可得AO最大值.

瓜豆工作原理圖(最值系列之瓜豆原理)18

或者直接利用托勒密定理可得最大值.

(未完待續)

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