中学阶段常遇到求线段之和、线段之差的最值问题(如“求PA+PB的最小值;求
的最大值”这种形式),这类问题也叫将军饮马问题。这类问题在作辅助线时,通常需要用到以下知识点:①垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离相等。②两点之间,线段最短。③直线外一点到直线的距离,垂线段最短。④三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边。在找对称点时,通常是找定点关于动点所在直线的对称点,动点所在的直线通常是x轴、y轴和抛物线的对称轴。如果题目难度特别大,动点所在直线就不这么特殊。下面就将这类问题的各类模型如何作辅助线一一分析。
线段之和最小
模型一:定直线与两定点
①两定点A、B在定直线l的异侧,在直线l上找一点P,使PA+PB最小。
作辅助线的方法:连接AB,与直线l的交点即为点P。
(作辅助线的原理:两点之间线段最短。)
结论:当PA+PB最小时,PA+PB=AB。
②两定点A、B在定直线l的异侧,在直线l上找一点P,使PA+PB最小。
作辅助线的方法:作点B关于直线l的对称点
,连接A,与直线l相交,交点即为点P。
(作辅助线的原理:垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离相等;两点之间线段最短。)
结论:当PA+PB最小时,PA+PB=PA+P=A。
模型二:角与定点
①点P在∠AOB的内部,在OB上在一点D,在OC上找一点C,使得△PCD的周长最小。
作辅助线的方法:分别作点P关于OB和OA的对称点
和
,连接,与OA和OB的交点即为点C和点D。
(作辅助线的原理:垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离相等;两点之间线段最短。)
结论:当△PCD的周长最小时,△PCD的周长=PC+CD+PD=
②点P在∠AOB的内部,在OB上找一点D,在OA上在一点C,使得PD+CD最小。
作辅助线的方法:作点P关于OB的对称点
,过点作C⊥OA,垂足为点C,C与OB的交点为点D。
(作辅助线的原理:垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离相等;两点之间线段最短;直线外一点到直线的距离,垂线段最短。)
结论:当PD+CD最小时,PD+CD=C
③点P、Q在∠AOB内部,在OB上找一点D,在OA上在一点C,使得PC+CD+DQ最小。
作辅助线的方法:分别作点P和点Q关于OA和OB的对称点和
,连接,与OA、OB的交点即为点C和点D。
(作辅助线的原理:垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离相等;两点之间线段最短。)
结论:当PC+CD+DQ最小时,PC+CD+DQ=
模型三:两定点一定长
①在直线l上找M、N两点(M在左),且MN=d,使得AM+MN+NB最小。
作辅助线的方法:将点A向右平移d个长度单位得到
,作关于直线l的对称点
,连接
B交直线l与点N,将点N向左平移d个长度单位得到点M。
(作辅助线的原理:平行四边形的性质;垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离相等;两点之间线段最短。)
结论:当AM+MN+NB最小时,AM+MN+NB=
B+MN=
B+d
②
∥
,和之间的距离为d,在、,分别找M,N两点,使得MN⊥,且AM+MN+NB最小。
作辅助线的方法:将点A向下平移d个长度单位得到
,连接
B交直线于点N,过点N作MN⊥
,垂足为点M。
(作辅助线的原理:平行四边形的性质;两点之间线段最短。)
结论:当AM+MN+NB最小时,AM+MN+NB=B+MN=B+d。
线段之差的最值
定直线与两定点
①当两定点A、B在直线l的同侧时,在直线l上找一点P,使
最大。
作辅助线的方法:连接AB并延长AB,与直线l的交点即为点P。
(作辅助线的原理:三角形两边之差小于第三边)
结论:当
最大时,
=AB
②当两定点A、B在直线l异侧时,在直线l上找一点P,使最大。
作辅助线的方法:作点B关于直线l的对称点
,连接A
并延长A
,与直线l的交点即为点P。
(作辅助线的原理:垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离相等;两边之差小于第三边。)
结论:当最大时,=A
③当两定点A、B在直线l同侧时,在直线l上找一点P,使最小。
作辅助线的方法:连接AB,作AB的垂直平分线,与直线l的交点即为点P。
(作辅助线的原理:垂直平分线上任意一点到线段两端点的距离相等;绝对值的非负性)
结论:当最小时,=0。