2020年九年級數(shù)學中考復習專題：胡不歸和阿氏圓問題 學案（無答案）

2020年中考復習專題：“胡不歸”問題在前面的最值問題中往往都是求某個線段最值或者形如PA+PB最值，除此之外我們還可能會遇上形如“PA+kPB”這樣的式子的最值，此類式子一般可以分為兩類問題：(1)胡不歸問題；(2)阿氏圓.本文簡單介紹“胡不歸”模型【故事介紹】從前有個少年外出求學，某天不幸得知老父親病危的消息，便立即趕路回家，根據(jù)“兩點之間線段最短”，雖然從他此刻位置A到家B之間是一片砂石地，但他義無反顧踏上歸途，當趕到家時，老人剛咽了氣，小伙子追悔莫及失聲痛哭.鄰居告訴小伙子說，老人彌留之際不斷念叨著“胡不歸?胡不歸?”(“胡”同“何”)而如果先沿著驛道AC先走一段，再走砂石地，會不會更早到家?【模型建立】如圖，一動點P在直線MN外的運動速度為V1，在直線MN上運動的速度為V2，且V1V2，A、B為定點，點C在直線MN上，確定點C的位置使ACV2+BCV1的值最小【問題分析】ACV2+BCV1=1V1BC+V1V2AC，記k=V1V2 ，即求BC+kAC的最小值【問題解決】構造射線AD使得sinDANk，CHAC=k，CHkAC.將問題轉化為求BC+CH最小值，過B點作BHAD交MN于點C，交AD于H點，此時BC+CH取到最小值，即BC+kAC最小.【模型總結】在求形如“PA+kPB的式子的最值問題中，關鍵是構造與kPB相等的線段，將“PH+kPB”型問題轉化為“PA+PC”型.而這里的PB必須是一條方向不變的線段，方能構造定角利用三角函數(shù)得到kPB的等線段.【2019長沙中考】如圖，ABC中，ABAC10，tanA=2，BEAC于點E，D是線段BE上的一個動點，則CD+55BD的最小值是 【2019南通中考】如圖，平行四邊形ABCD中，DAB=60，AB6，BC=2，P為邊CD上的一動點，則PB+32PD的最小值等于 【2014成都中考】如圖，已知拋物線yk8(x+2)(x-4)(k為常數(shù)，且k>0)與x軸從左至右依次交于A，B兩點，與y軸交于點C，經(jīng)過點B的直線y-33x+b與拋物線的另一交點為D.(1)若點D的橫坐標為-5，求拋物線的函數(shù)表達式(2)在(1)的條件下，設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以每秒2個單位的速度運動到D后停止，當點F的坐標是多少時，點M在整個運動過程中用時最少?【2018重慶中考】拋物線y=-66x2-233x+6與x軸交于點A，B(點A在點B的左邊)，與y軸交于點C.點P是直線AC上方拋物線上一點，PFx軸于點F，PF與線段AC交于點E;將線段OB沿x軸左右平移，線段OB的對應線段是O1B1，當PE+12EC的值最大時，求四邊形PO1B1C周長的最小值，并求出對應的點O1的坐標。(為突出問題，剛去了兩個小問)【2019綿陽中考】在平面直角坐標系中，將二次函數(shù)y=ax2 (a0)的圖象向右平移1個單位，再向下半移2個單位，得到如圖所示的拋物線，該拋物線與x軸交于點A、B(點A在點B的左側)，OA1經(jīng)過點A的一次函數(shù)ykx+b(k0)的圖象與y軸正半軸交于點C，且與拋物線的另一個交點為D，ABD的面積為5.(1)求拋物線和一次函數(shù)的解析式；(2)拋物線上的動點E在一次函數(shù)的圖象下方，求ACE面積的最大值，并求出此時點E的坐標；(3)若點P為x軸上任意一點，在(2)的結論下，求PE+35PA的最小值阿氏圓問題在前面的“胡不歸”問題中，我們見識了“kPA+PB”最值問題，其中P點軌跡是直線，而當P點軌跡變?yōu)閳A時，即通常我們所說的“阿氏圓”問題所謂“阿氏圓”，是指由古希臘數(shù)學家阿波羅尼奧斯提出的的概念，在平面內，到兩個定點距離之比等于定值(不為1)的點的集合叫做圓如下圖，已知A、B兩點，點P滿足PA:PBk(k1)，則滿足條件的所有的點P構成的圖形為圓下面給出證明法一:首先了解兩個定理(1)角平分線定理:如圖，在ABC中，AD是BAC的角半分線，則ABAC=DBDC證明：SABDSACD=BDCD，SABDSACD=ABDEACDF=ABAC，即ABAC=DBDC(2)外角半分線定理:如圖，在ABC中，外角CAE的角平分線AD交BC的延長線于點D，則ABAC=DBDC證明:在BA延長線上取點E使得AEAC，連接BD，則ACDAED(SAS)，CD=DE且AD平分BDE，則DBDE=ABAE，即ABAC=DBDC.接下來開始阿氏圓證明步驟:如圖，PA：PB=k，作APB的角平分線交AB于M點，根據(jù)角平分線定理，MAMB=PAPB=k，故M點為定點，即APB的角平分線交AB于定點；作APB外角平分線交直線AB于N點，根據(jù)外角平分線定理，NANB=PAPB=k，故N點為定點，即APB外角半分線交直線AB于定點；又MPN90，定邊對定角，故P點軌跡是以MN為直徑的圓。法二:建系不妨將點A、B兩點置于x軸上且關于原點對稱，設A(-m，0)，則B(m，0)，設P(x，y)，PAkPB，即:解析式滿足圓的一般方程，故P點所構成的圖形是圓，且圓心與AB共線除了證明之外，我們還需了解“阿氏圓”的一些性質:（1）PAPB=MAMB=NANB=k應用:根據(jù)點A、B的位置及k的值可確定M、N及圓心O(2)OBPOPA，即OBOP=OPOA，變形為OP2OAOB.應用:根據(jù)圓心及半徑和A、B其中一點，可求A、B另外一點位置(3) OPOA=OBOP=PAPB=k應用:已知半徑及A、B中的其中一點，即可知道PA:PB的值練習1:已知A、B求圓軌跡已知在坐標系中，點A(-1，0)，點B(3，0)，P是平面中一點且PA:PB=3:1，求P點軌跡圓圓心位置【分析】既然已經(jīng)了解的“阿氏圓”的相關內容，不妨直接用上結論.取M(2，0)滿足MA:MB3:1，取N(5，0)滿足NA:NB3:1，P點軌跡即是以MN為直徑，MN中點O為圓心的圓.練習2:已知圓軌跡反求點A或B已知在坐標系中，點A(-1，0)，P是以點A（72，0）為圓心，32長為半徑的圓。平面中求一點B使得PA:PB=3:1，求B點坐標.【分析】像這樣的問題一般就是“阿氏圓”構圖，已知圓與A點，求另外一點B.思路1:構造相似三角形?？紤]OP2OAOB，將OP32、OA92代入可得:OB12，故B點坐標為(3，0)思路2:根據(jù)“阿氏圓”中的特殊位置當P點運動到M點位置時，有MA:MB3:1，考慮到A(-1，0)、M(2，0)，可得MB1，考慮到A、M、B共線且B點在M點右側，可得B點坐標為(3，0).補充:這里的圓O與點A及PA:PB的比值都是配套存在的，思路2雖有投機取巧之嫌，卻是根據(jù)“阿氏圓”定義求出的B點，還好用。那么這個玩意和最值有什么關系呢?比如可以將練習2稍加修改，即可變成最值問題:練習2(改):已知在坐標系中，點A(1，0)，P是以點（72，0）為圓心，32長為半徑的圓，Q(2，2)，求PQ+13PA的最小值. 【分析】問題中的PQ暫時不用管，先處理好13PA，考感到P點軌是個圓，且要構造13PA，大膽猜測:平面中存在一點B使得P在圓上任意位置，均滿足：PAPB=13，即有PB=13PA.其實就是逆用“阿氏圓”，這樣的題目一般就是給出圓與A點位置，求另一點B的位置可轉化13PA.點B求法如上練習2，剩下的求量小值就很簡單了練習3:關于系數(shù)如圖，在RtABC中，C=90，AC=4，BC=3，以點C為圓心，2為半徑作圓，分別交AC、BC于D、E兩點，點P是圓C上一個動點，則12PA+PB的最小值為 【分析】確定了問題關鍵是構造“12PA，已知了P點所在的，已知了A點，即在平面中找一點M使得“PM12PA”思路1:構造相似三角形點M與A、C共線，且M點必滿足:CP2CMCA，代入CP、CA，即可得:224CM，得:CM=1，即可確定M點位置，12PA+PBPM+PB問題轉化為PM+PB最小值，直接連BM即可【問題剖析】（1）這里為什么是12PA?答:因為圓C半徑為2，CA4，比值是1:2，CMP與CPA的相似比為1:2所以構造的是12PA，也只能構造12PA（2）如果問題設計為PA+kPB最小值，k應為多少?答:根據(jù)圓C半徑與CB之比為2:3，k應為23.【練習1】如圖，在ABC中，ACB90，BC12，AC9，以點C為圓心，6為半徑的圓上有一個動點D.連接AD、BD、CD，則2AD+3BD的最小值是 問題轉化為DM+DB的最小值，直接連接BM，BM長度的3倍即為本題答案【練習2】、如圖，已知正方形ABCD的邊長為4，圓B的半徑為2，點P是圓B上的一個動點，則PD-12PC的最大值為 【分析】當P點運動到BC邊上時，此時PC2，根據(jù)題意要求構造12PC，在BC上取M，使得此時PM1，則在點P運動的任意時刻，均有PM12PC，從而將同題轉化為求PD-PM連接PD，對于PDM， PD-PMDM，故當D、M、P共線時，PD-PMDM為最大值【2019山東日照第22題】如圖1，在平面直角坐標系中，直線y-5x+5與x軸、y軸分別交于A、C兩點，拋物線y=x2+bx+c經(jīng)過A、C兩點，與x軸的另一交點為B.(1)求拋物線解析式及B點坐標；(2)若點M為x軸下方拋物線上一動點，連接MA、MB、MC，當點M運動到某一位置時，四邊形AMBC面積最大，求此時點M的坐標及四邊形AMBC的面積；(3)如圖2，若P點是半徑為2的圓B上一動點，連接PC、PA，當點P運動到某一位置時，PC+12PA的值最小，請求出這個最小值，并說明理由.