费马点与中考试题

费马点与中考试题
费马点与中考试题

识别“费马点”思路快突破

例1 探究问题:

(1)阅读理解:

①如图(A),在已知△ABC所在平面上存在一点P,使它到三角形顶点的距离之和最小,则

称点P为△ABC的费马点,此时P A+PB+PC的值为△ABC的费马距离.

②如图(B),若四边形ABCD的四个顶点在同一圆上,则有AB·CD+BC·DA=AC·BD.此为托勒密定理.

(2)知识迁移:

①请你利用托勒密定理,解决如下问题:

如图(C),已知点P为等边△ABC外接圆的?BC上任意一点.求证:PB+PC=P A.

②根据(2)①的结论,我们有如下探寻△ABC(其中∠A、∠B、∠C均小于120°)的费马点和费马距离的方法:

第一步:如图(D),在△ABC的外部以BC为边长作等边△BCD及其外接圆;

第二步:在?BC上任取一点P′,连结P′A、P′B、P′C、P′D.易知P′A+P′B+P′C=P′A+(P′B+P′C)

=P′A+;

第三步:请你根据(1)①中定义,在图(D)中找出△ABC的费马点P,并请指出线段的长度即为△ABC的费马距离.

(3)知识应用:

2010年4月,我国西南地区出现了罕见的持续干旱现象,许多村庄出现了人、畜饮水困难,为

解决老百姓的饮水问题,解放军某部来到云南某地打井取水.

已知三村庄A、B、C构成了如图(E)所示的△ABC(其中∠A、∠B、∠C均小于120°),现选取一点P打水井,使从水井P到三村庄A、B、C所铺设的输水管总长度最小,求输水管总长度的最小值.

(1)平面内一点P到△ABC三顶点的之和为PA+PB+PC,当点P为费马点时,距离之和最小.

特殊三角形中:

(2)三内角皆小于120°的三角形,分别以AB,BC,CA,为边,向三角形外侧做正三角形ABC1,ACB1,BCA1,然后连接AA1,BB1,CC1,则三线交于一点P,则点P就是所求的费马点.

(3)若三角形有一内角大于或等于120度,则此钝角的顶点就是所求.

(4)当△ABC为等边三角形时,此时外心与费马点重合.

可见,永州卷这道考题对于费马点只是以课题学习为问题载体,考得比较直截了当;巧合的是

例2 如图,四边形ABCD是正方形,△ABE是等边三角形,M为对角线BD(不含B点)上任意一点,将BM绕点B逆时针旋转60°得到BN,连接EN、AM、CM.

⑴求证:△AMB≌△ENB;

⑵①当M点在何处时,AM+CM的值最小;

②当M点在何处时,AM+BM+CM的值最小,并说明理由;

3 时,求正方形的边长.

⑶当AM+BM+CM的最小值为1

A D

B C

思路探求:⑴略;

⑵ ①要使AM +CM 的值最小,根据“两点之间线段最短”,需设法将AM +CM 转化为一条线段,连接AC 即可获取;

②要使AM +BM +CM 的值最小,由例3积累的知识经验:点M 应该是△ABC 的费马点.由例3中(2)的求解示范,只要连接CE 即可获得CE 为AM +BM +CM 的值最小.这样获到M 点至少帮助我们在思路获取上提高了效率.理由说明供助于第(1)问的全等获得BM=BN ,将三条线段转化到CE 上去,问题化为两点之间线段最短.

⑶根据题意,添加辅助线,构造直角三角形,过E 点作EF ⊥BC 交CB 的延长线于F . 设正方形的边长为x ,则BF =

23x ,EF =2x .在Rt △EFC 中,由勾股定理得(2x )2+(23x +x )2=()213+,解得即可.

简答:⑴略;

⑵①当M 点落在BD 的中点时,AM +CM 的值最小.

②如图,连接CE ,当M 点位于BD 与CE 的交点处时,

AM +BM +CM 的值最小.

理由如下:连接MN.由⑴知,△AMB ≌△ENB

∴AM =EN .

∵∠MBN =60°,MB =NB ,

∴△BMN 是等边三角形.

∴BM =MN .

∴AM +BM +CM =EN +MN +CM .

根据“两点之间线段最短”,得EN +MN +CM =EC 最短

∴当M 点位于BD 与CE 的交点处时,AM +BM +CM 的值最小,即等于EC 的长.

⑶过E 点作EF ⊥BC 交CB 的延长线于F ,∴∠EBF =90°-60°=30°.

设正方形的边长为x ,则BF =23x ,EF =2

x . 在Rt △EFC 中,∵EF 2+FC 2=EC 2,∴(2x )2+(23x +x )2=()2

13+. 解得,x =2(舍去负值).∴正方形的边长为2.

F A D B C

点评:本题中“AM+BM+CM的值最小”如果没有费马点的知识积累,会在探究点M的位置上花费不少时间,这对紧张的考试来说,势必造成“隐性失分”.

“费马点”与中考数学试题

“费马点”与中考数学试题 费尔马,法国业余数学家,拥有业余数学之王的称号,他是解析几何的发明者之一.费马点——就是到三角形的三个顶点的距离之和最小的点.费尔马的结论:对于一个各角不超过120°的三角形,费马点是对各边的张角都是120°的点,对于有一个角超过120°的三角形,费马点就是这个内角的顶点. △三个顶点的距离之和P A+PB+PC最小?这就下面简单说明如何找点P使它到ABC 是所谓的费尔马问题. 图1 解析:如图1,把△APC绕A点逆时针旋转60°得到△AP′C′,连接PP′. 则△APP′为等边三角形,AP= PP′,P′C′=PC, 所以P A+PB+PC= PP′+ PB+ P′C′. 点C′可看成是线段AC绕A点逆时针旋转60°而得的定点,BC′为定长,所以当B、P、P′、C′四点在同一直线上时,P A+PB+PC最小. 这时∠BP A=180°-∠APP′=180°-60°=120°, ∠APC=∠A P′C′=180°-∠AP′P=180°-60°=120°, ∠BPC=360°-∠BP A-∠APC=360°-120°-120°=120° △的每一个内角都小于120°时,所求的点P对三角形每边的张角都是因此,当ABC 120°,可在AB、BC边上分别作120°的弓形弧,两弧在三角形内的交点就是P点;当有一内角大于或等于120°时,所求的P点就是钝角的顶点. 费尔马问题告诉我们,存在这么一个点到三个定点的距离的和最小,解决问题的方法是运用旋转变换. 本文列举近年“费马点”走进中考试卷的实例,供同学们学习参考. 例1 (2008年广东中考题)已知正方形ABCD内一动点E到A、B、C三点的距离26

费马点问题(含答案)

费马点的问题 定义:数学上称,到三角形3个顶点距离之和最小的点为费马点。它是这样确定的: 1. 如果三角形有一个内角大于或等于120°,这个内角的顶点就是费马点; 2. 如果3个内角均小于120°,则在三角形内部对3边张角均为120°的点,是三角形的费马点。 3. 费马点与3个顶点连成的线段是沟通3点的最短路线,容易理解,这个路线是唯一的。我们称这一结果为最短路线原理。 性质:费马点有如下主要性质: 1.费马点到三角形三个顶点距离之和最小。 2.费马点连接三顶点所成的三夹角皆为120°。 3.费马点为三角形中能量最低点。 4.三力平衡时三力夹角皆为120°,所以费马点是三力平衡的点。 例1:已知:△ABH是等边三角形。 求证:GA+GB+GH最小 证明:∵△ABH是等边三角形。G是其重心。 ∴∠AGH=∠AGB=∠BGH=120°。 以HB为边向右上方作等边三角形△DBH. 以HG为边向右上方作等边三角形△GHP. ∵AH=BH=AB=12. ∴∠AGH=120°, ∠HGP=60°. ∴A、G、P三点一线。 再连PD两点。 ∵△ABH、△GHP和△BDH都是等边三角形,∠GHB=30°. ∴∠PHD=30°,.

在△HGB和△HPD中 ∵HG=HP ∠GHB=∠PHD; HB=HD; ∴△HGB≌△HPD;(SAS) ∴∠HPD=∠HGB=120°; ∵∠HPG=60°. ∴G、P、D三点一线。 ∴AG=GP=PD,且同在一条直线上。 ∵GA+GH+GB=GA+GP+PD=AD. ∴G点是等边三角形内到三个顶点的距离之和最小的哪一点,费马点。也就是重心。 例2:已知:△ABC是等腰三角形,G是三角形内一点。∠AGC=∠AGB=∠BGC=120°。 求证:GA+GB+GC最小

最值问题(费马点)

最值问题2(费马点) 1、已知:P是边长为1的正方形ABCD内的一点,求PA+PB+PC的最小值. 2、已知:P是边长为1的等边三角形ABC内的一点,求PA+PB+PC的最小值.

图2 图1 A' P P A A B C B C 3、(延庆)(本题满分4分)阅读下面材料: 阅读下面材料: 小伟遇到这样一个问题:如图1,在△ABC (其中∠BAC 是一个可以变化的角)中,AB=2,AC=4,以BC 为边在BC 的下方作等边△PBC ,求AP 的最大值。 小伟是这样思考的:利用变换和等边三角形将边的位置重新组合.他的方法是以点B 为旋转中心将△ABP 逆时针旋转60°得到△A ’BC,连接A A ' ,当点A 落在C A ' 上时,此题可解(如图2). 请你回答:AP 的最大值是 . 参考小伟同学思考问题的方法,解决下列问题: 如图3,等腰Rt △ABC .边AB=4,P 为△ABC 内部一点, 则AP+BP+CP 的最小值是 .(结果可以不化简) 图3 C A B P

4、(朝阳二模)阅读下列材料: 小华遇到这样一个问题,如图1, △ABC 中,∠ACB =30o,BC =6,AC =5,在△ABC 内部有一点P ,连接P A 、PB 、PC ,求P A +PB +PC 的最小值. 小华是这样思考的:要解决这个问题,首先应想办法将这三条端点重合于一点的线段分离,然后再将它们连接成一条折线,并让折线的两个端点为定点,这样依据“两点之间,线段最短”,就可以求出这三条线段和的最小值了.他先后尝试了翻折、旋转、平移的方法,发现通过旋转可以解决这个问题.他的做法是,如图2,将△APC 绕点C 顺时针旋转60o,得到△EDC ,连接PD 、BE ,则BE 的长即为所求. (1)请你写出图2中,P A +PB +PC 的最小值为 ; (2)参考小华的思考问题的方法,解决下列问题: ①如图3,菱形ABCD 中,∠ABC =60o,在菱形ABCD 内部有一点P ,请在图3 中画出并指明长度等于P A +PB +PC 最小值的线段(保留画图痕迹,画出一条即可);②若①中菱形ABCD 的边长为4,请直接写出当P A +PB +PC 值最小时PB 的长. D E A C B P 图 2 D A C B 图 3 A C B P 图1

专题67 费马点中三线段模型与最值问题(解析版)

专题67 费马点中三线段模型与最值问题 【专题说明】 费马点”是指位于三角形内且到三角形三个顶点距高之和最短的点。 主要分为两种情况: (1)当三角形三个内角都小于120°的三角形,通常将某三角形绕点旋转60度,从而将“不等三爪图”中三条线段转化在同一条直线上,利用两点之间线段最短解决问题。 (2)当三角形有一个内角大于120°时,费马点就是此内角的顶点. 费马点问题解题的核心技巧: 旋转60° 构造等边三角形将“不等三爪图”中三条线段转化至同一直线上利用两点之间线段最短求解问题 【模型展示】 问题:在△ABC内找一点P,使得P A+PB+PC最小. A P B C 【分析】在之前的最值问题中,我们解决的依据有:两点之间线段最短、点到直线的连线中垂线 段最短、作对称化折线段为直线段、确定动点轨迹求最值等. (1)如图,分别以△ABC中的AB、AC为边,作等边△ABD、等边△ACE. (2)连接CD、BE,即有一组手拉手全等:△ADC≌△ABE. (3)记CD、BE交点为P,点P即为费马点.(到这一步其实就可以了)

(4)以BC 为边作等边△BCF ,连接AF ,必过点P ,有∠P AB =∠BPC =∠CP A =120°. 在图三的模型里有结论:(1)∠BPD =60°;(2)连接AP ,AP 平分∠DPE . 有这两个结论便足以说明∠P AB =∠BPC =∠CP A =120°.原来在“手拉手全等”就已经见过了呀,只是相逢何必曾相识! 【精典例题】 1、如图,四边形ABCD 是菱形,AB=4,且∠ABC=∠ABE=60°,G 为对角线BD (不含B 点)上任意一点,将∠ABG 绕点B 逆时针旋转60°得到∠EBF ,当AG+BG+CG 取最小值时EF 的长( ) A . 2 B . C . 3 D . 3 【答案】D 【详解】 解:如图,

中考专题费马点讲义与练习

图4—11 C B A 从“费马点”说起 前言 解题 题海战术 通性通法 过程与结果 内化 一、走近费马点 1.(浙教版数学八下P82)设计题 你听说过费马点吗?如图4—11,P 为△ABC 所在平面上一点。如果∠APB=∠BPC=∠CPA=120°,则点P 就叫做费马点。费马点有许多有趣并且有意义的性质,例如,平面内一点P 到△ABC 三顶点的距离之和为PA+PB+PC ,当点P 为费马点时,距离之和最小。假设A,B,C 表示三个村庄,要选一处建车站,使车站到三个村庄的公路路程的和最短。若不考虑其他因素,那么车站应建在费马点上。 请按下列步骤对费马点进行探究: (1) 查找有关资料,了解费马点被发现的历史背景; (2) 在特殊三角形中寻找并验证费马点。例如,当△ABC 腰三角形或直角三角形时,费马点有哪些性质? (3) 你的小论文。 2.(2009年浙江省湖州市中考题)若P 为ABC △所在平面上一点,且120APB BPC CPA ∠=∠=∠=°,则点P 叫做ABC △的费马点. (1)若点P 为锐角ABC △的费马点,且60ABC PA PC ∠===°,3,4,则PB 的值为________; (2)如图,在锐角ABC △外侧作等边ACB △′连结BB ′. 求证:BB ′过ABC △的费马点P ,且BB ′=PA PB PC ++. 3.(2010年湖南省永州市中考数学试题)探究问题: (1)阅读理解: ①如图(1),在已知△ABC 所在平面上存在一点P ,使它到三角形三顶点的距离之和最小,则称点P 为△ABC 的费马点,此时PA+PB+PC 的值为△ABC 的费马距离. ②如图(2),若四边形ABCD 的四个顶点在同一圆上,则有AB ·CD+BC ·DA=AC ·BD ,此为托勒密定理. (2)知识迁移:

中考数学押轴题型-费马点相关问题

费马点及其在中考中的应用 一、费马点的由来 费马(Pierre de Fermat,1601—1665)是法国数学家、物理学家.费马一生从未受过专门的数学教育,数学研究也不过是业余爱好.然而,在17世纪的法国还找不到哪位数学家可以与之匹敌.他是解析几何的发明者之一;概率论的主要创始人;以及独承1 7世纪数论天地的人.一代数学大师费马堪称是17世纪法国最伟大的数学家.尤其他提出的费马大定理更是困惑了世间智者358年.费马曾提出关于三角形的一个有趣问题:在△ABC内求一点P,使 PA+PB+PC之值为最小,人们称这个点为“费马点”. 二、探索费马点 1.当三角形有一个内角大于或等于120°的时候,则费马点就是这个内角的顶点.

下面来验证这个结论:如图1,对三角形内任意一点P,延长BA至点C′,使得A C′=AC, 作∠C′AP′=∠CAP,并且使得AP′= AP.即把△APC以A为中心做旋转变换.则△APC≌△AP′C′, ∵∠BAC≥120°,∴∠PAP′≤6 0°.∴在等腰三角形PAP′中,AP≥P P′, ∴PA+PB+PC≥PP′+PB+ P′C′>BC′= AB+AC.所以A是费马点. 2.如果三个内角都在120°以内,那么,费马点就是三角形内与三角形三顶点的连线两两夹角为 120°的点.

如图2,以B点为中心,将△APB旋转60°到△A′B P′.因为旋转60°,且PB=P′B,所以△P′PB为正三 角形.因此,PA+PB+PC=P′A′+P′P+PC. 由此可知当A′,P′,P,C四点共线时,PA+PB+PC =P′A′+P′P+PC为最小. 当A′,P′,P共线时,∵∠BP′P=60°,∴∠A′P′B=∠APB=120°.同理,若P′,P,C共线时,则∵∠ BPP′=60°,∴∠BPC=120°. 所以点P为满足∠APB=∠BPC=∠CPA=120°的点. 费马点相关问题 等腰直角三角形,已知在直角平分线上的一点P,PA+PB+PC最小值为√6 +√2,求直角边的长度? 解答:如图 将三角形PAC逆时针旋转60度得三角形DEC,则角PCD=60度, 三角形PCD是正三角形,PC=PD且DE=PA, 所以PA+PB+PC=DE+PD+PB,根据两点之间线段最短,当点E、D、P、B在一条直线上时,DE+PD+P B最小,这时角BPC=120度,角APC=EDC=120。 下证这时的点P就在角ACB的平分线上。 在三角形DCE和PCB中,因CE=CA=CB得角E=角PBC,又有角EDC=BPC=120度, 得三角形CDE、CPA、CBP全等,角ECD=ACP=BCP,点P在角ACB的平分线上。 所以点P是这样一个点:它使角APC=BPC=APB=120度(这个点叫三角形的费马点)。 延长CP交AB于F,则CF垂直AB,且由三角形CPA、CBP全等知PA=PB,得角FPA=60度, 设PF=x,则PA=PB=2x ,AF=CF=√3*x,PC=(√3-1)x, 有2x+2x+(√3-1)x=√6+√2,x=1/3√6。

中考数学压轴题专题费马点

专题9 费马点 破解策略 费马点是指平面内到三角形三个顶点距离之和最小的点,这个最小的距离叫做费马距离. 若三角形的内角均小于120°,那么三角形的费马点与各顶点的连线三等分费马点所在的周角;若三角形内有一个内角大于等于120°,则此钝角的顶点就是到三个顶点距离之和最小的点. 1.若三角形有一个内角大于等于120°,则此钝角的顶点即为该三角形的费马点 如图在△ABC中,∠BAC≥120°,求证:点A为△ABC的费马点证明: 如图,在△ABC内有一点P延长BA至C,使得AC=AC,作∠CAP=∠CAP,并且使得AP =AP,连结PP 则△APC≌△APC,PC=PC 因为∠BAC≥120° 所以∠PAP=∠CAC≤60 所以在等腰△PAP中,AP≥PP 所以PA+PB+PC≥PP+PB+PC>BC=AB+AC 所以点A为△ABC的费马点 2.若三角形的内角均小于120°,则以三角形的任意两边向外作等边三角形,两个等边三角形外接圆在三角形内的交点即为该三角形的费马点.

如图,在△ABC中三个内角均小于120°,分别以AB、AC为边向外作等边三角形,两个等边三角形的外接圆在△ABC内的交点为O,求证:点O为△ABC的费马点 证明:在△ABC内部任意取一点O,;连接OA、OB、OC 将△AOC绕着点A逆时针旋转60°,得到△AO′D连接OO′则O′D=OC 所以△AOO′为等边三角形,OO′=AO 所以OA+OC+OB=OO′+OB+O′D 则当点B、O、O′、D四点共线时,OA+OB+OC最小 此时ABAC为边向外作等边三角形,两个等边三角形的外接圆在△ABC内的交点即为点O 如图,在△ABC中,若∠BAC、∠ABC、∠ACB均小于120°,O为费马点,则有∠AOB=∠BOC =∠COA=120°,所以三角形的费马点也叫三角形的等角中心

胡不归及费马点问题

胡不归及费马点问题 一.选择题(共2小题) 1.如图,P为正方形ABCD对角线BD上一动点,若AB=2,则AP+BP+CP的最小值为() A.+B.+C.4 D.3 2.如图,△ABC在直角坐标系中,AB=AC,A(0,2),C(1,0),D为射线AO上一点,一动点P从A出发,运动路径为A→D→C,点P在AD上的运动速度是在CD上的3倍,要使整个运动时间最少,则点D的坐标应为() A.(0,)B.(0,)C.(0,)D.(0,) 二.填空题(共5小题) 3.如图,菱形ABCD的对角线AC上有一动点P,BC=6,∠ABC=150°,则线段AP+BP+PD的最小值为. 4.如图,一条笔直的公路l穿过草原,公路边有一消防站A,距离公路5千米的地方有一居民点B,A、B的直线距离是13千米.一天,居民点B着火,消防员受命欲前往救火,若消防车在公路上的最快速度是80千米/小时,而在草地上的

最快速度是40千米/小时,则消防车在出发后最快经过小时可到达居民点B.(友情提醒:消防车可从公路的任意位置进入草地行驶.) 5.等边三角形ABC的边长为6,将其放置在如图所示的平面直角坐标系中,其中BC边在x轴上,BC边的高OA在Y轴上.一只电子虫从A出发,先沿y轴到达G点,再沿GC到达C点,已知电子虫在Y轴上运动的速度是在GC上运动速度的2倍,若电子虫走完全程的时间最短,则点G的坐标为. 6.如图,在平面直角坐标系中,已知A(0,4),B(﹣1,0),在y轴上有一动点G,则BG+AG的最小值为. 7.如图所示,已知P是正方形ABCD外一点,且PA=3,PB=4,则PC的最大值是.

“PA+k·PB”型的最值问题(将军饮马、造桥选址、胡不归、阿氏圆、费马点)

“PA+k·PB”型的最值问题 当k 值为1时,即可转化为“PA+PB”之和最短问题,就可用我们常见的“将军饮马”模型来处 理,即可以转化为轴对称问题来处理。 当k 取任意不为1的正数时,通常以动点P 所在图像的不同来分类,一般分为2类研究。 其中 点P 在直线上运动的类型称之为“胡不归”问题; 点P 在圆周上运动的类型称之为“阿氏圆”问题。 一、“将军饮马”模型 “将军饮马”:把河岸看作直线L ,先取A (或B )关于直线L 的对称 点A′(或B′),连接A′B (或B′A ),并与直线交于一点P ,则点P 就是 将军饮马的地点,即PA+PB 即为最短路线。 例1. 如图,在锐角△ABC 中,AB=4,∠BAC=45°,∠BAC 的平分线 交BC 于点D ,M 、N 分别是AD 和AB 上的动点,则BM+MN 的最小 值是 。 例2. 如图,在矩形ABCD 中,AB =10,AD =6,动点P 满足S △PAB = 31S 矩形ABCD ,则点P 到A ,B 两点距离之和PA+PB 的最小值为 . 例3. 如图,∠AOB=30°,点M 、N 分别是射线OA 、OB 上的动 点,OP 平分∠AOB ,且OP=6,△PMN 的周长最小值为 ; 当△PMN 的周长取最小值时,四边形PMON 的面积为 。 变式:“造桥选址”模型 例4. 如图,已知直线a ∥b ,且a 与b 之间的距离为4,点A 到直线a 的距离为2,点B 到直线b 的距离为3,AB=302.试在直线a 上找 一点M ,在直线b 上找一点N ,满足MN ⊥a 且AM+MN+NB 的长度 和最短,则此时AM+NB 的值为 。 例5. 如图,CD 是直线y=x 上的一条定长的动线段,且CD=2,点A (4,0),连接AC 、AD ,设C 点横坐标为m ,求m 为何值时,△ACD 的周长最小,并求出这个最小值。

四边形中的最值问题专题(提纲)

主备(讲)人:八年级10班邓永豪 路在脚下 志在我心 全力以赴 永创辉煌 四边形中的最值问题 例1 如图,菱形ABCD 中,AB=2,∠A=120°,点P ,Q ,K 分别为线段BC ,CD ,BD 上的任意一点,则PK+QK 的最小值为( ) A.1 B. √3 C .2 D .√3+1 试一试 化动为静,先确定K 点位置,从特殊位置切入。 (2012年台州市中考题) 例2 如图,∠MON=90°,矩形ABCD 的顶点A 、B 分别在边OM ,ON 上,当B 在边ON 上运动时,A 随之在边OM 上运动,矩形ABCD 的形状保持不变,其中AB=2,BC=1,运动过程中,点D 到点O 的最大距离为( ) A . B . C . 2 D.3 试一试 三角形任两边之和大于第三边。 (2012年济南市中考题) 例3 如图,四边形ABCD 是正方形,△ABE 是等边三角形,M 为对角线BD (不含B 点)上任意一点,将BM 绕点B 逆时针旋转60°得到BN ,连接EN 、AM 、CM ,△AMB ≌△ENB 。 求证: (1)①当M 点在何处时,AM +CM 的值最小。 ②当M 点在何处时,AM +BM +CM 的值最小,并说明理由。 试一试 连接M 、N ,将AM 、BM 、CM 替换。 (2)当AM +BM +CM 的最小值为√3+1时,求正方形的边长。 试一试 ①等腰三角形三线合一 ②构建直角三角形求正方形边长 (2010年宁德市中考题) ①求线段最值常用的方法: 1.两点之间线段最短 例:如图,菱形ABCD 中,AB=2,∠BAD =60°,E 是AB 的中点,P 是对角线AC 上的一个动点,则PE+PB 的最小值是_________________。 2.垂线段最短。 例: (09陕西) 如图,在锐角△ABC 中,AB =4 ,∠BAC =45°,∠BAC 的平分线交BC 于点D ,M 、N 分别是AD 和AB 上的动点,则BM+MN 的最小值是_____________。 3.斜边大于直角边。 4.三角形任两边之和大于第三边。 例:已知菱形ABCD ,点P 是OD 上一点,当AP+CP 值最大时,点P 于何位置?___________________________。 ②线段长度最值常与图形运动、点运动相关联,需理清静点与动点、常量与变量,动静转化。 拓展:费马点: 1.若给定一个三角形△ABC 的话,从这个三角形的费马点P 到三角形的三个顶点A 、B 、C 的距离之和比从其它点算起的都要小。 2.这个特殊点对于每个给定的三角形都只有一个。 3.若三角形3个内角均小于120°,那么3条距离连线正好三等分费马点所在的周角,即该点所对三角形三边的张角相等,均为120°。所以三角形的费马点也称为三角形的等角中心。 D A C E P

费马点与中考试题

识别“费马点”思路快突破 例1 探究问题: (1)阅读理解: ①如图(A),在已知△ABC所在平面上存在一点P,使它到三角形顶点的距离之和最小, 则称点P为△ABC的费马点,此时PA+PB+PC的值为△ABC的费马距离. ②如图(B),若四边形ABCD的四个顶点在同一圆上,则有AB·CD+BC·DA=AC·BD.此为托勒密定理 . (2)知识迁移: ①请你利用托勒密定理,解决如下问题: 如图(C),已知点P为等边△ABC外接圆的上任意一点.求证:PB+PC=PA. A BC ②根据(2)①的结论,我们有如下探寻△ABC(其中∠A、∠B、∠C均小于120°)的费马点和费马距离的方法: 第一步:如图(D),在△ABC的外部以BC为边长作等边△BCD及其外接圆; 第二步:在上任取一点P′,连结P′A、P′B、P′C、P′D.易知P′A+P′B+P′C=P′A+(P′B+P′C) A BC =P′A+; 第三步:请你根据(1)①中定义,在图(D)中找出△ABC的费马点P,并请指出线段的长度即为△ABC的费马距离 . (3)知识应用: 2010年4月,我国西南地区出现了罕见的持续干旱现象,许多村庄出现了人、畜饮水困难,为解决老百姓的饮水问题,解放军某部来到云南某地打井取水. 已知三村庄A、B、C构成了如图(E)所示的△ABC(其中∠A、∠B、∠C均小于120°),现选取一点P打水井,使从水井P到三村庄A、B、C所铺设的输水管总长度最小,求输水管总长度的最小值.

简解:(2)①证明:由托勒密定理可知PB ·AC +PC ·AB =PA ·BC ∵△ABC 是等边三角形 ∴ AB =AC =BC ∴PB +PC =PA ②P ′D AD (3)解:如图,以BC 为边长在△ABC 的外部作等边△BCD ,连接AD ,则知线段AD 的长即为△ABC 的费马距离. ∵△BCD 为等边三角形,BC =4, ∴∠CBD =60°,BD =BC =4. ∵∠ABC =30°, ∴∠ABD =90°. 在Rt △ABD 中,∵AB =3,BD =4 ∴AD =5(km ) ∴从水井P 到三村庄A 、B 、C 所铺设的输水管总长度的最小值为5km. 点评:此题集阅读理解、创新探究、实际应用于一体,题型新颖别致,综合考查自主探究、创新应用能力,是一道不可多得的好题.命题者设置成递进式问题,后续问题的思路获取、求解都靠对上一结论的解读、利用,这也是近年“课题学习”考查的一大风向,值得重视. 如果说例1只是以“费马点”为课题学习的素材进行了考查,为了帮助同学们更好的理解三角形的费马点,我们补充几点: (1)平面内一点P 到△ABC 三顶点的之和为PA+PB+PC ,当点P 为费马点时,距离之和最小. 特殊三角形中: (2)三内角皆小于120°的三角形,分别以 AB ,BC ,CA ,为边,向三角形外侧做正三角形ABC 1,ACB 1,BCA 1,然后连接AA 1,BB 1,CC 1,则三线交于一点P ,则点P 就是所求 的费马点. (3)若三角形有一内角大于或等于120度,则此钝角的顶点就是所求. (4)当△ABC 为等边三角形时,此时外心与费马点重合. 可见,永州卷这道考题对于费马点只是以课题学习为问题载体,考得比较直截了当;巧合的是 2010年福建宁德一道考题对这个知识考查显得隐蔽了,请看:

最新“费马点”与中考试题

“费马点”与中考试题 费马,法国业余数学家,拥有业余数学之王的称号,他是解析几何的发明者之一.费马点——就是到三角形的三个顶点的距离之和最小的点.费尔马的结论:对于一个各角不超过120°的三角形,费马点是对各边的张角都是120°的点,对于有一个角超过120°的三角形,费马点就是这个内角的顶点. △三个顶点的距离之和P A+PB+PC最小?这就下面简单说明如何找点P使它到ABC 是所谓的费马问题. 图1 解析:如图1,把△APC绕A点逆时针旋转60°得到△AP′C′,连接PP′. 则△APP′为等边三角形,AP= PP′,P′C′=PC, 所以P A+PB+PC= PP′+ PB+ P′C′. 点C′可看成是线段AC绕A点逆时针旋转60°而得的定点,BC′为定长,所以当B、P、P′、C′四点在同一直线上时,P A+PB+PC最小. 这时∠BP A=180°-∠APP′=180°-60°=120°, ∠APC=∠A P′C′=180°-∠AP′P=180°-60°=120°, ∠BPC=360°-∠BP A-∠APC=360°-120°-120°=120° △的每一个内角都小于120°时,所求的点P对三角形每边的张角都是因此,当ABC 120°,可在AB、BC边上分别作120°的弓形弧,两弧在三角形内的交点就是P点;当有一内角大于或等于120°时,所求的P点就是钝角的顶点. 费尔马问题告诉我们,存在这么一个点到三个定点的距离的和最小,解决问题的方法是运用旋转变换. 本文列举近年“费马点”走进中考试卷的实例,供同学们学习参考. 例1 (2008年广东中考题)已知正方形ABCD内一动点E到A、B、C三点的距离26

费马点最值问题

费马点 破解策略 费马点是指平面内到三角形三个顶点距离之和最小的点,这个最小的距离叫做费马距离. 若三角形的内角均小于120°那么三角形的费马点与各顶点的连线三等分费马点所在的周角;若三角形内有一个内角大于等于120°则此钝角的顶点就是到三个 顶点距离之和最小的点. 1?若三角形有一个内角大于等于120°则此钝角的顶点即为该三角形的费马点 如图在△ ABC中,/ BAC> 120°求证:点A ABC的费马点 证明: 如图,在△ ABC内有一点P延长BA至C,使得AC = AC,作/ CAP = / CAP, 并且使得AP = AP,连结PP 贝山APCAPC, PC= PC 因为/ BAC> 120° 所以/ FAP = / CAC< 60 所以在等腰△ PAP中,AP > PP 所以PA+ PB + PC> PP+ PB + PC>BC = AB + AC 所以点A ABC的费马点

2?若三角形的内角均小于120°则以三角形的任意两边向外作等边三角形,两 个等边三角形外接圆在三角形内的交点即为该三角形的费马点. 如图,在△ ABC中三个内角均小于120°分别以AB、AC为边向外作等边三角形, 两个等边三角形的外接圆在△ ABC内的交点为0,求证:点0 ABC的费马点证明:在△ ABC内部任意取一点0,;连接0A、OB、0C 将厶A0C绕着点A逆时针旋转60°得到△ AO'D连接00’则0'D = 0C 所以△ A00 '为等边三角形,00'= A0 所以0A+ 0C+ 0B = 00'+ 0B + 0 D 则当点B、0、0、D四点共线时,0A+ 0B+ 0C最小 此时ABAC为边向外作等边三角形,两个等边三角形的外接圆在△ ABC内的交点即 为点0 如图,在厶ABC中,若/ BAC、/ ABC、/ ACB均小于120° 0为费马点,则有/ A0B =/ B0C =Z C0A = 120°所以三角形的费马点也叫三角形的等角中心 例1如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(一6,0),点B的坐标为(6,0),点C的坐标为(6, 4.3 ),延长AC至点D使得CD = AC,过点DE作DE//AB,交BC的延长线于点E,设G为y轴上的一点,点P从直线y= 3x + 6 3与y轴的交点M出发,先沿y轴到达点G,再沿GA到达点A,若点P在y轴上运动的速度是它在直线GA上运动速度的2倍,试确定点G的位置,使点P按照上述要求到达A所用的时间最短 解:??t_ GM GA 2GA GM 2v v 2v ???当2GA+ GM最小时,时间最短 如图,假设在0M上存在一点G,贝y BG = AG

费马点最值问题(中考备考宝典)

费马点最值问题 例题精讲 例1:如图,四边形ABCD是菱形,AB=4,且∠ABC=60°,△ABE是等边三角形,M为对角线BD(不含B点)上任意一点,将BM绕点B逆时针旋转60°得到BN,连接EN、AM、CM,则AM+BM+CM的最小值为. 例2:如图(1),P为△ABC所在平面上一点,且∠APB=∠BPC=∠CPA=120°,则点P叫做△ABC的费马点. (1)若点P是等边三角形三条中线的交点,点P(填是或不是)该三角形的费马点.(2)如果点P为锐角△ABC的费马点,且∠ABC=60°.求证:△ABP∽△BCP; (3)已知锐角△ABC,分别以AB、AC为边向外作正△ABE和正△ACD,CE和BD相交于P点.如图(2) ①求∠CPD的度数; ②求证:P点为△ABC的费马点.

强化练习 1、在Rt △ABC 中,∠ACB=90°,AC=1,BC= ,点O 为Rt △ABC 内一点,连接AO 、BO 、CO ,且∠AOC=∠COB=∠BOA=120°,则OA+OB+OC= . 2、如图,在四边形ABCD 中,60B ο∠=,AB=BC=3,AD=4,90BAD ο∠=,点P 是形内一点,则PA+PB+PD 的最小值为________ 第1题图 第2题图 3、如图,点P 是矩形ABCD 对角线BD 上的一个动点,已知 , , 则 的最小值是_______ 4、如图,菱形ABCD 的对角线AC 上有一动点P ,BC =6,∠ABC =150°,则线段 AP +BP +PD 的最小值为________ 第3题图 第4题图 P D C A

5、(1)如图①,△ABD 和△ACE 均为等边三角形,BE 、CE 交于F ,连AF , 求证:AF +BF +CF =CD ; (2)在△ABC 中,∠ABC =30°,AB =6,BC =8,∠A ,∠C 均小于120°,求作一点P , 使PA +PB +PC 的值最小,试求出最小值并说明理由. 图① D 图② C A

中考中的费马点详解加练习

皮耶·德·费马(Pierre de Fermat)是一个17世纪的法国律师,也是一位业余数学家。 之所以称业余,是由于皮耶·德·费马具有律师的全职工作。他的姓氏根据法文与英文实际发音也常译为“费尔玛”(注意“玛”字)。 费马最后定理在中国习惯称为费马大定理,西方数学界原名“最后”的意思是:其它猜想都证实了,这是最后一个。 著名的数学史学家贝尔(E. T. Bell)在20世纪初所撰写的著作中,称皮耶·德·费马为”业余数学家之王。“贝尔深信,费马比皮耶·德·费马同时代的大多数专业数学家更有成就,然而皮耶·德·费马并未在其他方面另有成就,本人也渐渐退出人们的视野,考虑到17世纪是杰出数学家活跃的世纪,因而贝尔认为费马是17世纪数学家中最多产的明星。 费马点问题最早是由法国数学家皮埃尔·德·费马在一封写给意大利数学家埃万杰利斯塔·托里拆利(气压计的发明者)的信中提出的。 托里拆利最早解决了这个问题,而19世纪的数学家斯坦纳重新发现了这个问题,并系统地进行了推广,

因此这个点也称为托里拆利点或斯坦纳点,相关的问题也被称作费马-托里拆利-斯坦纳问题。 这一问题的解决极大推动了联合数学的发展,在近代数学史上具有里程碑式的意义。 “费马点”是指位于三角形且到三角形三个顶点距离之和最短的点。 若给定一个三角形△ABC的话,从这个三角形的费马点P到三角形的三个顶点A、B、C的距离之和比从其它点算起的都要小。 这个特殊点对于每个给定的三角形都只有一个。 1.若三角形3个角均小于120°,那么3条距离连线正好三等分费马点所在的周角,即该点所对三角形三边的角相等,均为120°。 所以三角形的费马点也称为三角形的等角中心。2.若三角形有一角大于等于120°,则此钝角的顶点就是距离和最小的点。

最值问题(费马点)

最值问题2 (费马点) 2、已知:P是边长为1的等边三角形ABC内的一点, PA+PB+PC的最小值.求PA+PB+PC的最小值.

3、(延庆)(本题满分 4分)阅读下面材料: 阅读下面材料: 1 ,在△ ABC (其中∠ BAC 是一个可以变化的角)小伟是这样思考的:利用变换和等边三角形将边的位置重新组合. 他的方法是以点 B 为旋转中心将△ ABP 逆时针旋转60。得到△ A BC,连接A 'A ,当点A 落在A C 上时,此 题可解(如图2). 请你回答:AP 的最大值是 ___________ . 参考小伟同学思考问题的方法,解决下列问题: 如图3,等腰Rt △ ABC .边AB=4,P ABC 内部一点, 则AP+BP+CP 的最小值是 ___________ .(结果可以不化简) 中, AB=2,AC=4 ,以BC 为边在 BC 的下方作等边△ PBC ,求AP 的最大值。 小伟遇到这样一个问题:如图 图1

4、(朝阳二模)阅读下列材料: 内部有一点P,连接FA、PB、PC,求PA+PB+PC的最小值. 小华是这样思考的:要解决这个问题,首先应想办法将这三条端点重合于一点的线段分离,然后再将它们连接成一条折线,并让折线的两个端点为定点,这样依据“两点之间,线段最短”,就可以求出这三条线段和的最小值了?他先后尝试了翻折、旋转、平移的方法,发现通过旋转可以解决这个问题?他的做法是,如图2,将厶APC绕点C顺时针旋转60o, 得到△ EDC ,连接PD、BE ,则BE的长即为所求. (1)请你写出图2中,PA+PB+PC的最小值为 __________ ; (2)参考小华的思考问题的方法,解决下列问题: ①如图3,菱形ABCD中,∠ ABC=60o,在菱形ABCD内部有一点P,请在图3 中画出并 指明长度等于PA+PB+PC最小值的线段(保留画图痕迹,画出一条即可); ②若①中菱形ABCD的边长为4,请直接写出当PA+PB + PC值最小时PB的长. 小华遇到这样一个问题,如图1, △ ABC 中,∠ ACB=30o, BC=6,AC=5,在^ABC 图1 图2 图3

中考中的费马点问题

费马点 “费马点”是指位于三角形内且到三角形三个顶点距离之和最短的点. 若给定一个三角形△ABC的话,从这个三角形的费马点P到三角形的三个顶点A、B、C 的距离之和比从其它点算起的都要小. 这个特殊点对于每个给定的三角形都只有一个. 【定义】 1.若三角形3个内角均小于120°,那么3条距离连线正好三等分费马点所在的周角,即该点所对三角形三边的张角相等,均为120°。所以三角形的费马点也称为三角形的等角中心.(托里拆利的解法中对这个点的描述是:对于每一个角都小于120°的三角形ABC的每一条边为底边,向外作正三角形,然后作这三个正三角形的外接圆。托里拆利指出这三个外接圆会有一个共同的交点,而这个交点就是所要求的点。这个点和当时已知的三角形特殊点都不一样。这个点因此也叫做托里拆利点。) 2.若三角形有一内角大于等于120°,则此钝角的顶点就是距离和最小的点. 【费马点问题】 问题:如图1,如何找点P使它到△ABC三个顶点的距离之和PA+PB+PC最小? 图文解析: 如图1,把△APC绕C点顺时针旋转60°得到△A′P′C,连接PP′.则△CPP′为等边三角形,CP=PP′,PA=P′A′, ∴PA+PB+PC= P′A′+PB+PP′BC′. ∵点A′可看成是线段CA绕C点顺时针旋转60°而得的定点,BA′ 为定长 ∴当B、P、P′、A′ 四点在同一直线上时,PA+PB+PC最小.最小 值为BA.′ 【如图1和图2,利用旋转、等边等条件转化相等线段.】 ∴∠APC=∠A′P′C=180°-∠CP′P=180°-60°=120°, ∠BPC=180°-∠P′PC=180°-60°=120°, ∠APC=360°-∠BPC-∠APC=360°-120°-120°=120°. 因此,当△ABC的每一个内角都小于120°时,所求的点P对三角形每边的张角都是120°;当有一内角大于或等于120°时,所求的P点就是钝角的顶点.费马点问题告诉我们,存在这么一个点到三个定点的距离的和最小,解决问题的方法是运用旋转变换.

2020年中考复习-数学费马点问题

费马点问题 背景:费马问题(Fermat problem)是著名的几何极值问题。费马(Fermat , P. de)曾提出一问题征解:“已知一个三角形,求作一点,使其与这个三角形的三个顶点的距离之和为极小。”它的答案是: 当三角形的三个角均小于120°时,所求的点为三角形的正等角中心; 当三角形有一内角大于或等于120°时,所求点为三角形最大内角的顶点。 在费马问题中所求的点称为费马点。 先透过一道阅读理解题来深度见识下费马点 例1:背景资料:在已知△ABC所在平面上求一点P,使它到三角形的三个顶点的距离之和最小.这个问题是法国数学家费马1640年前后向意大利物理学家托里拆利提出的,所求的点被人们称为“费马点”. 如图①,当△ABC三个内角均小于120°时,费马点P在△ABC内部,此时∠APB=∠BPC=∠CP A=120°,此时,P A+PB+PC的值最小. 解决问题: (1)如图②,等边△ABC内有一点P,若点P到顶点A、B、C的距离分别为3,4,5,求∠APB的度数. 为了解决本题,我们可以将△ABP绕顶点A旋转到△ACP′处,此时△ACP′≌△ABP,这样就可以利用旋转变换,将三条线段P A,PB,PC转化到一个三角形中,从而求出∠APB=; 基本运用:(2)请你利用第(1)题的解答思想方法,解答下面问题: 如图③,△ABC中,∠CAB=90°,AB=AC,E,F为BC上的点,且∠EAF=45°,判断BE,EF,FC之间的数量关系并证明; 能力提升:(3)如图④,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=1,∠ABC=30°,点P为Rt△ABC的费马点,连接AP,BP,CP,求P A+PB+PC的值.

高中数学圆锥曲线最值系列之费马点

最值系列之费马点 皮耶·德·费马,17世纪法国数学家,有“业余数学家之王”的美誉,之所以叫业余并非段位不够,而是因为其主职是律师,兼职搞搞数学.费马在解析几何、微积分等领域都有卓越的贡献,除此之外,费马广为人知的是以其名字命名的“费马小定理”、“费马大定理”等. 据说费马在提出“费马大定理”时,在笔记本上写道:我已经想到了一个绝妙的证明方法,但是这个地方不够写,我就不写了吧。看得出那个时候纸确实挺贵的,然后,直到1995年,才由英国数学家怀尔斯证明出,而距离费马逝世,已经过去了330年. 果然,数学搞得好的都是装x的一把好手. 言归正传,今天的问题不是费马提出来的,是他解决的,故而叫费马点. 问题:在△ABC内找一点P,使得PA+PB+PC最小. 【分析】在之前的最值问题中,我们解决的依据有:两点之间线段最短、点到直线 的连线中垂线段最短、作对称化折线段为直线段、确定动点轨迹求最值等. 阿哈哈哈,此处一个也用不上! 其实理论还是上面的理论,本题难点在于有3条线段,我们需要对这三条线段作一 些位置上的变化,如果能变换成在一条直线上,问题就能解决了! 算了算了,不墨迹了,直接报答案了: 若点P满足∠PAB=∠BPC=∠CPA=120°,则PA+PB+PC值最小,P点称为该三角 形的费马点. 接下来讨论3个问题: (1)如何作三角形的费马点? (2)为什么是这个点? (3)费马点怎么考?

一、如何作费马点 问题要从初一学到的全等说起: (1)如图,分别以△ABC中的AB、AC为边,作等边△ABD、等边△ACE. (2)连接CD、BE,即有一组手拉手全等:△ADC≌△ABE. (3)记CD、BE交点为P,点P即为费马点.(到这一步其实就可以了) (4)以BC为边作等边△BCF,连接AF,必过点P,有∠PAB=∠BPC=∠CPA=120°. 在图三的模型里有结论:(1)∠BPD=60°;(2)连接AP,AP平分∠DPE. 有这两个结论便足以说明∠PAB=∠BPC=∠CPA=120°.原来在“手拉手全等”就已经见过了呀,只是相逢何必曾相识! 但是在这里有个小小的要求,细心的同学会发现,这个图成立的一个必要条件是∠BAC<120°,若120 ∠≥?,这个图就不是这个图了,会长成这个样子: BAC 此时CD与BE交点P点还是我们的费马点吗?显然这时候就不是了,显然P点到A、B、C距离之和大于A点到A、B、C距离之和.所以咧?是的,你想得没错,此时三角形的费马点就是A点!当然这种情况不会考的,就不多说了.

费马点与中考试题

费马点与中考试题 LEKIBM standardization office【IBM5AB- LEKIBMK08- LEKIBM2C】

识别“费马点”思路快突破 解题的成功取决于多种因素,其中最基本的有:解题的知识因素、解题的能力因素、解题的经验因素和解题的非智力因素,这也就是我们常说的解题基本功.可见解题的知识因素是第一位的,足以说明它的重要性.下面我们从解题的知识因素上关注两道中考题的思路获取. 例1 (2010湖南永州)探究问题: (1)阅读理解: ①如图(A),在已知△ABC所在平面上存在一点P,使它到三角形顶点的距 离之和最小,则称点P为△ABC的费马点,此时PA+PB+PC的值为△ABC的费马距离. ②如图(B),若四边形ABCD的四个顶点在同一圆上,则有AB·CD+BC·DA=AC·BD.此为托勒密定理. (2)知识迁移: ①请你利用托勒密定理,解决如下问题: 如图(C),已知点P为等边△ABC外接圆的BC上任意一点.求证:PB+PC=PA. ②根据(2)①的结论,我们有如下探寻△ABC(其中∠A、∠B、∠C均小于120°)的费马点和费马距离的方法: 第一步:如图(D),在△ABC的外部以BC为边长作等边△BCD及其外接圆;

第二步:在BC上任取一点P′,连结P′A、P′B、P′C、P′D.易知P′A+P′B+P′C=P′A+(P′B+P′C)=P′A+; 第三步:请你根据(1)①中定义,在图(D)中找出△ABC的费马点P,并请指出线段的长度即为△ABC的费马距离. (3)知识应用: 2010年4月,我国西南地区出现了罕见的持续干旱现象,许多村庄出现了人、畜饮水困难,为解决老百姓的饮水问题,解放军某部来到云南某地打井取水. 已知三村庄A、B、C构成了如图(E)所示的△ABC(其中∠A、∠B、∠C均小于120°),现选取一点P打水井,使从水井P到三村庄A、B、C所铺设的输水管总长度最小,求输水管总长度的最小值. 思路探求:(2)知识迁移①问,只需按照题意套用托勒密定理,再利用等边三角形三边相等,将所得等式两边都除以等边三角形的边长,即可获证. ②问,借用①问中对于费马点的定义结论容易获解. (3)知识应用,模仿(2)的图形,先构造正三角形,由(2)中的结论,再计算AD即为最小距离. 简解:(2)①证明:由托勒密定理可知PB·AC+PC·AB=PA·BC ∵△ABC是等边三角形 ∴AB=AC=BC ∴PB+PC=PA

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