利用对称性求线段的长

<正>我们已解决了如下几个问题:(1)已知:点A、B在直线l两侧,在l上任取一点P,使PA+PB的值最小,确定点P的位置.(见图1)(2)若点A、B在直线l的同侧,确定P点的位置,使PA+PB的值最小.(见图2)(3)如图3,若P为∠AOB内一点,在OA、OB上分别取点M、N,使△PMN周长最小.     

平面上六线三角问题

平面上四个点 A、B、C、P,可构成六条线段 :BC、CA、AB、PA、PB、PC;三个角 :PB到 PC、PC到 PA、PA到 PB所构成的角 .本文将研究上述六线三角的关系问题 .本文约定 :文中所示△ ABC均为逆时针转向 ,所谓 PA到 PB的角是指以 PA为始边绕 P点沿逆时针方向旋转到 PB位置所得到的最小正角 .很显然 ,此角必在区间 [0 ,2π)内 .另外 ,文中“∑”表示循环和 ,“∏”表示循环积 .定理 1　△ ABC三边长为 BC=a,CA =b,AB=c,面积为△ ,P为△ ABC所在平面上一点 ,设 PB到 PC、PC到 PA、PA到 PB的角分别为α、β、γ,记 PA =x,…     

费尔马定理的又一证法及费马点轨迹初探

“最短网络”问题 ,是美国贝尔电话公司收费时所遇到的 .它的历史可以追溯到费马 .1 640年 ,费马提出如下问题 :在平面上给出Ａ ,Ｂ ,Ｃ三点 ,求一点Ｓ使距离和ＳＡ +ＳＢ+ＳＣ达到最小 .该问题引起科学家的兴趣 .其证明方法多种多样 .但这些方法大多限于几何[1] .本文巧妙地利用初等数学中对称的思想 ,给出费马定理的一个简单证法 ,并由此探讨费马点的轨迹 ,最后给出一种特殊“最短网络”的铺设构想 .现将上述的三角形两个顶点Ａ ,Ｂ放置在直角坐标系中 ,且Ａ ,Ｂ在Ｘ轴同侧 ,记在Ａ ,Ｂ及Ｘ轴同侧求一点Ｓ ,使Ｓ到Ａ ,Ｂ及Ｘ轴的距离最短…     

数学竞赛申几类限定几何极值问题

已知直线l或圆O及两定点A、B，在其上求一点P，使PA＋PB为最小．此问题称为限定几何极值问题，本文对它拓广，并对由此衍生的竞赛题的背景进行探讨及给出新解法．一般可表述为：A、B为已知圆锥曲线M外的两定点，求M上任一点P到A、B距离之和的最值．1．当线段AB与曲线M有公共点P。时．（1）PA＋PB有最小值，最小值即为线段AB的长．（2）①若M是无界曲线，PA＋PB无最大值．②若M是有界且连续的曲线，当点P为以A、B为焦点的椭圆系与M的“最后”一个公共点（再扩大一点即把M内含）时，PA＋PB最大，最大值即为此时椭圆长轴的长．…     

基于费马点问题的同题异构

<正>1问题情境费马点问题在三角形ABC内部存在一点P,使PA+PB+PC达到最小值.分为两种情况:(1)当三角形的内角都小于120°时,费马点在三角形的内部且∠APB=∠BPC=∠CPA=120°;(2)当三角形的某个内角不小于120°时,则该钝角的顶点就是费马点!     

三个点的加权点组的费马问题

平面上三个点的加权点组的费马问题是 :A、B、C是平面上三个定点 ,设 a′、b′、c′是非负实数 ,在平面上试求点 P,使F =a′ PA b′ PB c′ PC为最小 .当 a′=b′=c′=1时即为法国数学家费马 ( Fermat,1 6 0 1～ 1 6 6 5)于 1 6 40年前后向意大利物理学家托里拆里 ( Torricelli,1 6 0 8～1 6 47)提出的问题 ,通常被人们称之为平面上给定三点的费马问题 .对于平面上三个点的加权点组的费马问题 ,人们有过许多研究 ,可参阅文献 [1 ]～[4 ],但据笔者所知 ,其结论多用模拟力学机构给以说明 ,未见到纯几何解答 .在本文中 ,笔者用纯几何…     

张角定理及其应用

<正>一、张角定理设A、C、B顺次分别是平面内一点P所引三条射线PA、PC、PB上的点,线段AC、CB对点P的张角分别为a、β,且a+β<180°,则A、C、B三点共线的充要条件是:(sin(a+β))/(PC)=(sinα)/(PB)+(sinβ)/(PA).     

正三角形的面积与费尔马问题解

1问题的提出1．1对于给定的等边△PQR，已知其内一点O到三顶点的距离OP=α、OQ=b、OR=c，求等边△PQR的面积S．1．2以a、b、c为边构造一个三角形△ABC在平面上求一点S，使SA＋SB＋SC的值最小．（即费尔马最短距离（l）问题）2问题的解决2．1如图1所示，设正△PQR的边长为x，由余弦定理可知：2．2以a、b、c为边构造三角形△ABC如图2所示，费尔马提出如下问题：在平面上求一点S，使l=SA＋SB＋SC达到最小，即费尔马最短距离l．下面应用力学模拟方法解决此问题，如图3，在A、B、C处各打一小孔，取三条线绳扎结于S，然后穿孔各…     

转换法求|PA|+|PB|最小值

<正>解析几何中有一类求|PA|+|PB|最小值问题,用距离公式直接求解比较复杂,本文介绍两种常见转换方法.经过转换后,再利用"两点间线段最短"或"点到直线垂线段最短"来解决问题.一、动点过直线,对称转换例1动点P在直线l:y=2x-5上,点A(1,2),点B(2,4),求|PA|+|PB|最小值.解B关于直线l的对称点B′(6,2),     

光反射原理解题例说

光学和几何学本来就是紧密关联相互渗透的,有些几何问题实际上也是光学问题,现在我们看一个常见的问题。已知,直线l和l同侧的两点A、B,在l上找一点P,使PA PB最小。易知,作B点关于l的对称点B′,连AB′交l于一点,此点即为所求的点P,也就是说PA PB最小。这个问题其实是由A点发出的光线经l上的那一点反射后过点B的问题,PA PB的最小性是极易证明的,当然从光学角度看光走最短路线,这是众所周知的。现把上面的问题深化一下。     

一个模型的生长点

<正>图1模型如图1,在直线l的同侧有两点A、C,在直线l上找一点B使AB+BC的值最小.如图1,显然我们先找到点A关于直线l的对称点A′,连结A′C交直线l于点B,则此时AB+BC=A′C最小.证明简单,这里从略.生长点一一个动点图2例1(第16届希望杯赛题)如图2,正△ABC的边长为a,D是BC的中点,P是AC上的动点,连结PB和PD得到△PBD.求:(1)当点P运动到AC的中点时,△PBD的周长;(2)△PBD的周长的最小值.简析(1)略;(2)△PBD中,因为点B和点D是定点,所以BD的长度唯一确定,又正△ABC的边长为a,即BD=12a,所以若求△PBD的周长的最小值,只需求出PB+PD的最小值即可,此时已经     

对一道课本习题的多种证法探究

<正>试题(北师大版高中数学必修5第57页第1题)如图1,一条直线上有三点A,B,C,点C在点A与点B之间,点P是此直线外一点.设∠APC=α,∠BPC=β.求证:sin(α+β)/PC=sinα/PB+sinβ/PA.证法1正弦定理记PB=a,PA=b,PC=l,AC=m,BC=n.在△PAC中,sinα/m=sinA/ l,在△PBC中,sinβ/n=sinB/l.所以sinα=msinA/l,sinβ=nsinB/l.所以sinα/a+sinβ/b=msinA/la+nsinB/lb=m/l·sin(α+β)/m+n+n/l·sin(α+β)/m+n=sin(α+β)/m+n·m+n/l=sin(α+β)/l,     

从"费马点"谈起

法国数学家费马1640年前后向意大利物理学家托里拆利提出这样-个问题:在已知△ABC所在的平面上求一点P,使它到三角形三顶点的距离之和最小.这个问题中所求的点被人们称为"费马点".类似这样的最值问题令人着迷,催人思考,在平面几何中占居一席之地实施新课改以来,古老的最值问题以崭新的姿态频频出现在各地中考试卷上,笔者以近几年中考数学试题为例,介绍几种不同类型的线段最值问题及解题策略,仅供参考.     

立几选择题三道

P是△ABC所在平面α外一点,O是P在平面α内的射影。 (1)若PA,PB,PC与平面α成等角; (2)若P到△ABC的三边的距离相等; (8)若PA,PB,PC两两互相垂直; 那么点O是△ABC的 (A)重心; (B)垂心; (C)内心; (D)外心。     

构造“圆和圆外一定点”模型求线段最值

<正>如图1,点P为⊙O外一点,连接PO并延长,交⊙O于点A,B,则连接点P和⊙O上任意一点所得的线段中,PA最短,PB最长.结论略证如下:如图2,点C为⊙O上任意一点(不和点A,B重合),连接CO,由三角形三边关系知道:PC+CO>PO,又PO=PA+AO,CO=AO,所以PC+CO>PA+AO,即PC>PA.由三角形三边关系知道:PO+CO>PC,又PO+CO=PB,所以PB>PC.当C为⊙O上任意一点(可以和点A,B重合)时,便有结论 PA≤PC≤PB,利用这一     

一个新性质的统一证明及本质

文[1]给出了圆锥曲线的一个新性质:性质已知直线l是圆锥曲线Γ的焦点F对应的准线,过l上一点P作曲线Γ两条切线PA,PB,A,B为切点,过PF的中点D且平行于直线l的直线l’与PA,PB分别交于点M,N,记△AFM,△PMN,     

几何极值趣谈(三)——名题赏析

<正>例13在△ABC中,最大角小于120°.试在△ABC内取一点P,使得P到三个顶点距离之和PA+PB+PC为最小.解设P为△ABC内任一点,把△ABP绕B点作逆时针方向60°的旋转,P转到P′,A转到A′(如图13所示).因为∠PBP′=60°,     

四面体的一类向量关系拾遗

笔者于文 [1 ]给出了性质 1　P是四面体ABCD内任一点 ,用VA,VB,VC,VD 分别表示体积VP BCD,VP ACD,VP ABD,VP ABC,则VA·PA +VB·PB +VC·PC +VD·PD =0( 1 )性质 2　P是空间一点 (其它条件同上 ) ,若P与A在平面BCD两侧 ,则VA·PA =VB·PB +VC·PC +VD·PD ( 2 )这里的P点 ,说得明白些 ,就是不在四面体ABCD里 ,但在三面角A BCD内的点 .类似的关系式共有四个 .本文的问题是 ,空间的点被四面体所在四个平面分割后 ,除了上述两类区域的点外 ,其它区域内的点与四个顶点具有怎样的向量关系 .为方便读者 ,首先列出…     

一道易错题的解析

例题已知平面内有一定点A与一定直线l,点P是平面上的动点,且点P到l的距离比到点A的距离小2,则点P的轨迹是().(A)椭圆(B)双曲线(C)抛物线(D)无法确定许多同学都认为答案是(C),因为大家习惯上都会像图1那样在平面内任取一点P,然后将l向右平移2个单位,成为直线l′,则P就是到定点A与到定直线l′距离相等的点,根据定义,其轨迹是抛物线,这种解法看似无懈可击     

关于三角形与点的一个不等式

涉及三角形与一个动点的不等式是一类有趣的几何不等式.在文献[1]中作者曾运用重要的"惯性极矩不等式"证明了下述不等式:对△ABC与平面上任一点P有PA2sinA/2+PB2sinB/2+PC2sinC/2≥3r2,(1)其中r为△ABC的内切圆半径.……