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动点最值问题解法探析
动点最值问题解法探析
湖北省随州市草店中学 王厚军 李华荣

一、问题原型:

人教版八年级上册第42页探究)如图1-1,要在燃气管道

上修建一个泵站,分别向
两镇供气,泵站修在管道的什么地方,可使所用的输气管线最短?

这个“确定最短路线”问题,是一个利用轴对称解决极值的经典问题。解这类问题

二、基本解法

对称共线法。利用轴对称变换,将线路中各线段映射到同一直线上(线路长度不变),确定动点位置,计算线路最短长度。

三、一般结论

(
在线段
上时取等号)(如图1-2

                     

   
   

线段和最小,常见有三种类型:

(一)“|定动|+|定动|”型:两定点到一动点的距离和最小

通过轴对称,将动点所在直线同侧的两个定点中的其中一个,映射到直线的另一侧,当动点在这个定点的对称点及另一定点的线段上时,由“两点之间线段最短”可知线段和的最小值,最小值为定点线段的长。

1.两个定点+一个动点

如图1-3,作一定点

关于动点
所在直线
的对称点
,线段
是另一定点)与
的交点即为距离和最小时动点
位置,最小距离和

12006年河南省中考题)如图2,正方形

的边长为
的中点,
是对角线
上一动点,则
的最小值是     

              

解析:

关于直线
对称,连结
,则

连结

,
中,
,则

  故
的最小值为

2 (2009年济南市中考题)如图3,已知:抛物线

的对称轴为
,与
轴交于
两点,与轴
交于点
,其中

                   

1)求这条抛物线的函数表达式;

2)已知在对称轴上存在一点

,使得
的周长最小,请求出点
的坐标。

解析:(1)对称轴为

,由对称性可知:
。根据
三点坐标,利用待定系数法,可求得抛物线为:

2

关于对称轴
对称,连结
与对称轴交点即为所求
点。

设直线

解析式为:
。把
代入得,
。当
时,
,则

2.两个定点+两个动点

两动点,其中一个随另一个动(一个主动,一个从动),并且两动点间的距离保持不变。用平移方法,可把两动点变成一个动点,转化为“两个定点和一个动点”类型来解。

3 如图4,河岸两侧有

两个村庄,为了村民出行方便,计划在河上修一座桥,桥修在何处才能两村村民来往路程最短?

                    

解析:设桥端两动点为

,那么
点随
点而动,
等于河宽,且
垂直于河岸。

向上平移河宽长到
,线段
与河北岸线的交点即为桥端
点位置。四边形
为平行四边形,
,此时
值最小。那么来往
两村最短路程为:

4 (2010年天津市中考)在平面角坐标系中,矩形

的顶点
在坐标原点,顶点
分别在
轴、
轴的正半轴上,
为边
的中点。

1)若

为边
上的一个动点,当
的周长最小时,求点
的坐标;

2)若

为边
上的两个动点,且
,当四边形
的周长最小时,求点
的坐标。

解析:作点

关于
轴的对称点
,则

1)连接

轴于点
,连接
,此时
的周长最小。由
可知
,那么
,则

2)将

向左平移2个单位(
)到
点,定点
分别到动点
的距离和等于为定点
到动点
的距离和,即
。从而把“两个定点和两个动点”类问题转化成“两个定点和一个动点”类型。

上截取
,连接
轴于
,四边形
为平行四边形,
。此时
值最小,则四边形
的周长最小。由
可求直线
解析式为
,当
时,
,即
,则
。(也可以用(1)中相似的方法求
坐标)

        

(二)“|动定|+|动动|”型

两动点分别在两条直线上独立运动,一动点分别到一定点和另一动点的距离和最小。

利用轴对称变换,使一动点在另一动点的对称点与定点的线段上(两点之间线段最短),且这条线段垂直于另一动点的对称点所在直线(连接直线外一点与直线上各点的所有线段中,垂线段最短)时,两线段和最小,最小值等于这条垂线段的长。

5 (2009年陕西省中考)如图6,在锐角

中,
的平分线交
于点
分别是
上的动点,则
的最小值为 4

 

解析:角平分线所在直线是角的对称轴,

上动点
关于
的对称点
上,
,当
时,
最小。

,交

 

6 如图7,四边形

是等腰梯形,
在轴
上,
轴上,
,抛物线
两点。

1)求

2)设

轴上方抛物线上的一动点,它到
轴与
轴的距离之和为
,求
的最大值;

3)当(2)中

点运动到使
取最大值时,此时记点
,设线段
轴交于点
为线段
上一动点,求
点与到
轴的距离之和的最小值,并求此时
点的坐标。

解析:(1)由

可得:
;根据
的坐标可求出抛物线解析式为

2)设

,且
,则
,用零点分段法可求得,
。当
时,

此时

,则

3

轴与直线
关于
对称,作
轴于
,动点
关于
的对称点
在直线
上,
,当
垂直于直线
时,
的值最小。

,根据
可求直线
的解析式
,则有
。由
可知,
。作
,过
点作
轴的平行线
,交
,那么
。作
,则
,当
的交点时,
重合,
有最小值5。函数
,此时
,则
,即

3.|定动|+|动动|+|动定|”型:两定点到两动点的距离、以及两动之间距离和最小。

7 (2009年漳州中考)如图8

内一点,
分别是
上的动点,求
周长的最小值。

解析:分别作

关于
的对称点
,连接
,则
,当
在线段
上时,
周长最小,

 
周长的最小值为

8 (2009年恩施中考)恩施到张家界高速公路

与沪渝高速公路
垂直,如图9建立直角坐标系。著名的恩施大峡谷(
)和世界级自然保护区星斗山(
)位于两高速公路同侧,
到直线
的距离为
到直线
的距离分别为
。请你在
旁和
旁各修建一服务区
,使
组成的四边形的周长最小,并求出这个最小值。

解析:作点

关于
轴的对称点
,点
关于
轴的对称点
,连接
。当
在线段
上时,
最小。

分别作
轴、
轴的平行线交于
。在
中,
,交
轴于
,交
轴于

,而

  四边形

的周长最小值为:

2011-08-09  人教网
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