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初中數學瓜豆原理是什麼

教育 更新时间:2024-12-29 10:59:53

01 認識模型

瓜豆原理,中國有句古話:種瓜得瓜種豆得豆。

例1,如下圖,點P是一個定點,點A是圓O上一個動點,連接PA作線段PB⊥PA,且使PB=PA。如果A點的運動軌迹是圓,那麼B點的運動軌迹也是圓。

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)1

例2,如下圖,點P是定點,點A是直線L上的動點,連接PA作線段PB⊥PA,且使PB=PA。如果A點的運動軌迹是直線,那麼B點的運動軌迹也是直線。即種瓜得瓜種豆得豆。

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)2

這兩個例子中,都有一個定點P,一個主動點A,從動點B随着點A的變化而變化。

如果A點的運動軌迹是直線,那麼B點的運動軌迹也是直線(種線得線);如果A點的運動軌迹是圓,那麼B點的運動軌迹也是圓(種圓得圓)。即種瓜得瓜種豆得豆,所以形象的稱為瓜豆原理。

02 确定模型

上面的例子中有很多條件,例如PB⊥PA,PB=PA等,那麼具體哪些條件可以确定它符合瓜豆原理呢?

對于一個定點P,一個主動點A,一個從動點B。确定是否符合瓜豆原理,隻需要判斷下面兩點。

①夾角∠APB固定

例如上面兩個例子裡這個夾角都是固定的90度。即使特殊情況,夾角是0度,即三點在一條直線上也是符合條件的。

②兩邊比例(PA:PB)固定

例如上面兩個例子裡,PA:PB=1。

練習一下,如下圖,點P是定點,點A是圓O上的動點,連接PA,B是PA的中點,問點B的運動軌迹是什麼?

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)3

定點P,主動點A,從動點B

按照上面的方法,①夾角∠APB=0°,固定。②兩邊比例PA:PB=2,固定。

大功告成,符合瓜豆原理,所以點B的運動軌迹也是圓(圖中虛線的圓)。

所以,隻需抓住這兩點就可以判斷是否符合瓜豆原理,非常簡單吧。

03 模型原理

我們把核心的内容抽出來研究一下,如下圖。定點P,主動點A,從動點B。點A沿直線運動到A′時,點B沿直線運動到B′。

瓜豆原理的條件:∠APB=∠A′PB′=α,PA:PB=PA′:PB′=k。

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)4

因為∠APB=∠A′PB′=α,都減去公共角∠A′PB,得到∠APA′=∠BPB′;

PA:PB=PA′:PB′,所以△APA′∽△BPB′。

即瓜豆原理的核心是△APA′與△BPB′相似(特殊情況是全等),即動态相似。如果是解答題或證明題,不能直接應用瓜豆原理的結論,可以很自然的想到構造三角形相似(全等)。

04 結論

瓜豆原理的結論是:從動點的運動軌迹與主動點的運動軌迹一緻。

(一)軌迹是直線的情況

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)5

可以得到結論:

①AA′:BB′=PA:PB

②兩運動軌迹直線的夾角等于條件中的定角,即∠ACB=∠APB

(二)軌迹是圓的情況

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)6

可以得到結論:

①P到兩個圓心的距離比,兩圓的半徑比都等于PA:PB(定值)。即PA:PB=PM:PN=MA:NB

②定點與圓心連線夾角等于條件中的定角,即∠MPN=∠APB

以上這些是經常用到的結論,大家一定要熟悉(有興趣的同學可以自己證明)。

05 抽圖訓練

利用瓜豆原理快速确定從動點的運動軌迹。關鍵是判斷條件是否符合瓜豆原理。下面舉一些例子,大家練習一下瓜豆原理的判定,如果圖形複雜,可以把定點,主動點,從動點抽圖來确認條件(題目中用顔色表示)。篇幅有限,隻給出軌迹。

例1,在平面直角坐标系中,正方形AOCB,點A(0,3),點D為x軸上一動點,以AD為邊在AD的右側作等腰RT△ADE,∠ADE=90°,連接OE,則OE的最小值是( )。

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)7

确認模型:定點A主動點D從動點E。确認條件:

①夾角∠EAD=45°(固定)

②兩邊比例AE:ED=√2(固定)

參照下圖,點E的軌迹與點D相同,是一條直線(可以找兩個特殊點來确定直線位置)。參考答案:3√2/2。

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)8

例2,在平面直角坐标系中,已知點A(4,0),點B為y軸正半軸上一動點,連接AB,以AB為一邊向下作等邊△ABC,連接OC,則OC的最小值是( )。

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)9

确認模型:定點A主動點B,從動點C。确認條件:

①夾角∠BAC=60°(固定)

②兩邊比例AB:AC=1(固定)

參照下圖,點C的軌迹與點B相同,是一條射線去掉端點(因為y軸正半軸不包含原點O,可以找兩個特殊點來确定位置)。參考答案:2。

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例3,在直角△ABC中,∠A=90°,AB=8,AC=12,點D為AC中點,點P為AB上的動點,将點P繞點D逆時針旋轉90°得到點Q,連接CQ,則線段CQ的最小值是( )。

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确認模型:定點D主動點P從動點Q。确認條件:

①夾角∠PDQ=90°(固定)

②兩邊比例DP:DQ=1(固定)

參照下圖,點Q的軌迹與點P相同,是一條線段(可以找兩個特殊點來确定位置,易知軌迹與AC平行,即求平行線間距離)。參考答案:6。

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)12

例4,在△ABC中,AB=4,AC=2,以BC為邊在△ABC外作正方形BCDE,BD與CE交于點O,則線段AO的最大值是( )。

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)13

确認模型:定點B主動點C從動點O。确認條件:

①夾角∠CBO=45°(固定)

②兩邊比例BC:BO=√2(固定)

點C的軌迹是以點A為圓心,半徑為2的圓。

點O的軌迹是以點P為圓心,半徑為√2的圓(半徑比也是√2)。

根據結論∠ABP=45°,AB:BP=√2(可以确定點P的位置)。

所以△ABP是等腰直角三角形,AP=BP=2√2

當A,P,O共線時AO最大:AP PO=3√2

初中數學瓜豆原理是什麼(初中數學瓜豆原理)14

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