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1、胡不歸
知識背景:
從前,有一個小伙子在外地當(dāng)學(xué)徒,當(dāng)他獲悉在家鄉(xiāng)的年老父親病危的消息后,便立即啟程日夜趕路。由于思念心切,他選擇了全是沙礫地帶的直線路徑A--B(如圖1所示:A是出發(fā)地,B是目的地,AC是一條驛道,而驛道靠目的地的一側(cè)全是沙礫地帶),當(dāng)他氣喘吁吁地趕到父親眼前時,老人剛剛咽了氣,小伙子不覺失聲痛哭,鄰舍勸慰小伙子時告訴說,老人在彌留之際還不斷喃喃地叨念:胡不歸?胡不歸?這個古老的傳說,引起了人們的思索,小伙子要提前到家是否有可能呢?倘有可能,他應(yīng)該選擇條怎樣的路線呢?這就是風(fēng)靡千年的“胡不歸問題”.
由于在驛道和沙礫地的行走速度不一樣,那么,小伙子有
2、沒有可能先在驛道上走一程后,再走沙礫地,雖然多走了路,但反而總用時更短呢?
設(shè)在沙礫地行駛速度為,在驛道行駛速度為,顯然<.
思路:不妨假設(shè)從C處進(jìn)入砂礫地.設(shè)總共用時為t,t=+=(BC+AC).
因為,是確定的,所以只要(BC+AC)最小,用時就最少。可以A為頂點作一條射線ON,使得∠MAN=α,且sinα=,過點C作AN的垂線,交于點E,這樣AC=CE,當(dāng)點B、C、E在一條直線上時,即過點B作AN的垂線交AM于點D,交AN于點F,即(BC+AC)的值最小為BF,小伙子可以先在驛道上走到點D處,然后再走砂礫地。這樣時間可以更短。
總結(jié):在驛道上從點A走到點D的距離,其實就相當(dāng)于,在
3、砂礫上走了DF的距離,而 AB>BF,所以從點A直接到點B,用的時間肯定比先從點A到D再從點D到B所有的時間。
“胡不歸”模型建立:
如圖所示,已知sin∠MBN=k,點 P為角∠MBN其中一邊 BM上的一個動點,點A在射線BM、BN的同側(cè),連接AP,則當(dāng)“PA+kPB”最小時,P點的位置如何確定? (構(gòu)造的角的正弦值為PB線段的系數(shù)值)
分析:本題的關(guān)鍵在于如何確定“kPB”系數(shù)化為1,過點P作 PQ⊥BN垂足為Q,則 kPB=PBsin∠MBN=PQ, “PA+kPB”的最小值轉(zhuǎn)化為求“PA+PQ”的最小值,即A、P、Q三點共線時最小。
證明:直線外一點到
4、直線上任意一點的距離垂線段最短,也就是點到直線的距離。
注意:當(dāng)k值大于1時,則提取k,構(gòu)造某角正弦值等于系數(shù)
解題策略:“胡不歸”模型中涉及到兩個定點,一個動點,且動點在直線上運動。
第一步:在系數(shù)不為1的線段的定端點處作一個角,使其的正弦值等
于此線段的系數(shù).(注意題目中有無特殊角)
第二步:過動點作上一步的角的邊的垂線,構(gòu)造直角三角形.
第三步:根據(jù)兩點之間線段最短,找到最小值的位置.
第四步:計算.
例題講解:
如圖四邊形ABCD是菱形,AB=6,且∠ABC=60,M為對角線BD(不含B 點)上任意一點,則 AM+BM 的最小值
5、為 .
解題思路:此題點A,B是定點,點M在BD上運動。可將
BM化為系數(shù)為1的線段,題目出現(xiàn)了特殊角
∠DBC=30,只要過點M作BC的垂線交于點N,
即可將BM轉(zhuǎn)化為MN,即AM+BM=AM+MN,
過A點作BC的垂線交BD,BC分別于點M,N.
此時AM+BM 的最小值為AN.
證明:直線外一點到直線上任意一點的距離垂線段最短。
變式思考:(1)本題如要求“2AM+BM”的最小值你會求嗎?
解題思路:可以將2AM+BM提取一個2,即2AM+BM=2(AM+BM),同上述
6、的解題思路。
變式:如圖,AC是圓O的直徑,AC=4,弧BA=120,點D是弦AB上的一個動點,那么OD+BD的最小值為______.
解題思路:此題可將BM化為系數(shù)為1的線段,構(gòu)造
“胡不歸”模型之前,一定要在點B處作一個角
使得sin∠B=,只要過點B作AC的平行線BK。
過點D作BK的垂線交于點E,BM=DE,即
OD+BD=OD+DE,過點O作BK的垂線交于點M,當(dāng)
E點與M點重合時,OD+BD,最小值為OM.
如圖,等腰△ABC中,AB=AC=3,BC=2,BC邊上的高為AO,點D為射
7、線AO上一點,一動點P從點A出發(fā),沿AD-DC運動,動點P在AD上運動速度3個單位每秒,動點P在CD上運動的速度為1個單位每秒,則當(dāng)AD= 時,運動時間最短為 秒.
解題思路: 求運動時間最短,可根據(jù),先表示出時間出來,
點P在AD上運動的時間為,在DC上運動的時間
為,所以總時間為t=+.建立“胡不歸”
模型,過點D作AB的垂線交于點E,因為sin∠BAO=,
所以=DE即t=+,過點C作AB的垂線交
A0,AB分別于點D,E.此時+最小值為CE,
即可確定點D的位置使得運動時間最短。
8、
填空題:
如圖,在菱形ABCD中,AB=6,且∠ABC=150,點P是對角線AC上的一個動點,則PA+2PB的最小值為 .
等邊三角形ABC的邊長為6,將其放置在如圖所示的平面直角坐標(biāo)系中,其中BC邊在x軸上,BC邊的高OA在Y軸上.一只電子蟲從A出發(fā),先沿y軸到達(dá)G點,再沿GC到達(dá)C點,已知電子蟲在Y軸上運動的速度是在GC上運動速度的2倍,若電子蟲走完全程菁優(yōu)網(wǎng)的時間最短,則點G的坐標(biāo)為_________.
圓中胡不歸模型:
如圖,在△ACE中,CA=CE,CAE=30,⊙O經(jīng)過點C,且圓的直徑AB在線
9、段AE上.
試說明CE是⊙O的切線;
若中AE邊上的高為h,試用含 h的代數(shù)式表示⊙O的直徑AB;
設(shè)點D是線段AC上任意一點(不含端點),連接OD,當(dāng)CD+OD的最小值為6時,求⊙O的AB的長.
二次函數(shù)胡不歸模型
如圖,已知拋物線(k為常數(shù),k>0)與x軸從左至右依次交于點A、B,與y軸交于點C,經(jīng)過點B的直線與拋物線的另一個交點為D.
(1)若點D的橫坐標(biāo)為-5,求拋物線的函數(shù)關(guān)系式;
(2)在(1)的條件下,設(shè)F為線段BD上一點(不含端點),連接AF,一動點M從點A出發(fā),沿線段AF以每秒1個單位的速度運動到F,再沿線段FD
10、以每秒2個單位的速度運動到D后停止,當(dāng)點F的坐標(biāo)為多少時,點M在整個運動過程中用時最少?
如圖,拋物線與直線交于A、B兩點,交x軸于D、
C兩點,連接AC、BC,已知A(0,3),C(3,0).
(1)拋物線的函數(shù)關(guān)系式為____________________,tan∠BAC=__________;
(2)設(shè)E為線段AC上一點(不含端點),連接DE,一動點M從點D出發(fā),沿線段DE以每秒一個單位的速度運動到E點,再沿線段EA以每秒個單位的速度運動到點A后停止,當(dāng)點E的坐標(biāo)是多少時,點M在整個運動過程中用時最少?
如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,二
11、次函數(shù)y=ax2+bx+c的圖像經(jīng)過點A(-1,0),B(0,-),C(2,0),其中對稱軸與x軸交于點D.
求二次函數(shù)的表達(dá)式及其頂點坐標(biāo);
若P為y軸上的一個動點,連接PD,則的最小值為__________.
如圖,已知拋物線,與x軸從左至右依次相交于A、B兩點,與y軸交于點C,經(jīng)過點A的直線與拋物線的另一個交點為D.
(1)若點D的橫坐標(biāo)為2,則拋物線的函數(shù)關(guān)系式為____________________;
(2)在(1)的條件下,設(shè)點E是線段AD上一點(不含端點),連接BE,一動點Q從點B出發(fā),沿線段BE以每秒1個單位的速度運動到點E,再沿線段ED以每秒個
12、單位運動到點D停止,問當(dāng)點E的坐標(biāo)為多少時,點Q運動的時間最少?
【問題探究】
(1)如圖①,點E是正△ABC高AD上的一定點,請在AB上找一點F,使EF=AE,并說明理由;
(2)如圖②,點M是邊長為2的正△ABC高AD上的一動點,求AM+MC的最小值;
【問題解決】
(3)如圖③,A、B兩地相距600km,AC是筆直地沿東西方向向兩邊延伸的一條鐵路.點B到AC的最短距離為360km.今計劃在鐵路線AC上修一個中轉(zhuǎn)站M,再在BM間修一條筆直的公路.如果同樣的物資在每千米公路上的運費是鐵路上的兩倍.那么,為使通過鐵路由A到M再通過公路由M到B的總運費達(dá)到最小值,請確定中轉(zhuǎn)站M的位置,并求出AM的長.(結(jié)果保留根號)