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旋轉——線段最值問題(一)
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2022.10.26 黑龍江

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圖形繞旋轉中心旋轉一定的角度,圖形中線段的位置發(fā)生了變化,在運動變化的過程中某些線段的位置改變但長度不變,某些線段的位置變化長度也發(fā)生變化。那么如何求在運動變化過程中,某些線段的最值哪?下面以兩個例題為例:










  例1 如圖,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=1,AB=2,將△ABC繞點C順時針旋轉得到△A1B1C1,取AC的中點E,A1B1的中點P.則在旋轉的過程中,求線段PE的最大值.

【解析】解決動點問題分為兩步:①確定最值時刻點P的位置;②求此時PE的長。線段PE的端點,點E不動,點P運動,只要弄清楚點P的運動軌跡,就可以確定PE最大時,點P的位置。該如何確定點P的位置哪?連接CP,CP=1。這樣,在△CEP中,CE和CP是確定的值,由三邊關系得,PE<CE+CP=1.5,從而得到當點E,C,P三點共線時,PE最大,為1.5.










 例2 如圖,在正方形ABCD中,AB=6,O是邊BC的中點,點E是正方形內一動點,OE=2,連接DE,將線段DE繞點D逆時針旋轉90°得DF,連接AE,CF,OF.求線段OF的最小值.

【解析】解決動點問題分為兩步:①確定最值時刻點P的位置;②求此時PE的長。線段OF的端點,點O不動,點F運動,點F的運動受點E的影響。由OE=2可知點E的運動軌跡是以O為圓心,OE為半徑的半圓。點F是由點E繞點D旋轉90°得到的,是一個復雜的運動狀態(tài),我們很難猜測點F的運動軌跡。那該怎么辦哪?接下來,改變OE的位置,長度保持不變,將將線段DO繞點D逆時針旋轉90°得DO',連接O'F.,易得△DEO≌△DFO',從而得到OE=O'F=2。盡管點F的軌跡無法確定,但可以確定(OF+FO')的最小值,即(OF+FO')的最小值與OF的最小值是等價的。只要確定(OF+FO')的最小值,就可以定OF的最小值。此時,點O,F,O'三點共線。因此,OF的最小值=OO'-FO'=OO'-2。

點F的運動軌跡是以O'為圓心,以O'F為半徑的半圓。當點F運動到OO'上時,此時OF的長度最小。另外,還可以從三角形三邊關系得角度推斷OF的最小值,在△OFO'中,OF>OO'-O'F,當點O,F,O'三點共線時,OF最小。

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