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利用勾股定理求解平行線間線段和的最小值是初二數學的重要題型,本文就例題詳細解析這類題型的輔助線作法和解題方法,希望能給初二學生的數學學習帶來幫助。
例題
如圖,已知直線a∥b,且a與b之間的距離為4,點A到直線a的距離為2,點B到直線b的距離為3,AB的長度是面積為120的正方形邊長的長度,試在直線a上找一點M,在直線b上找 一點N,滿足MN⊥a且AM+MN+NB的長度和最短,求AM+NB的值。
解題過程:
過A點作AC⊥a,交直線a於點E,取AC=4,在直線b上取一點N,連接CN、BN,過N作MN⊥a,交直線a於點M,連接AM
根據平行線的判定和題目中的條件:垂直於同一直線的兩直線平行,AC⊥a,MN⊥a,則AC∥MN;
根據平行線間的距離、題目中的條件和結論:a∥b,MN⊥a,則MN是直線a,b之間的距離;
根據題目中的條件和結論:直線a與b之間的距離為4,MN是直線a,b之間的距離,則MN=4;
根據題目中的條件和結論:MN=4,AC=4,則MN=AC;
根據平行四邊形的判定和結論:一組對邊平行且相等,AC∥MN,MN=AC,則四邊形ACNM為平行四邊形;
根據平行四邊形的性質和結論:平行四邊形的對邊相等,四邊形ACNM為平行四邊形,則AM=CN;
根據結論:AM=CN,MN=4,則AM+MN+NB=CN+MN+NB=CN+NB+4;
當C、N、B三點在一條直線上時,AM+MN+NB取到最小值
過點B作BD⊥AC,交AC的延長線於點D,交直線b於點F
過點B作BD⊥AC,交AC的延長線於點D,AC的延長線交直線b於點F
根據題目中的條件:AC⊥a,則AE是點A到直線a的距離;
根據題目中的條件和結論:點A到直線a的距離為2,AE是點A到直線a的距離,則AE=2;
根據題目中的條件和結論:AC=4,AE=2,則CE=AC-AE=2;
根據平行線間的距離、題目中的條件和結論:a∥b,EF⊥a,則EF是直線a,b之間的距離;
根據題目中的條件和結論:直線a與b之間的距離為4,EF是直線a,b之間的距離,則EF=4;
根據結論:EF=4,CE=2,則CF=EF-CE=2;
根據平行線的推論和題目中的條件:一條直線垂直於兩條平行線中的一條,則它垂直於另一條,a∥b,AC⊥a,則AC⊥b;
根據題目中的條件:BD⊥AC,AC⊥b,則BD∥b;
根據平行線的性質和結論:平行線間的距離處處相等,BD∥b,AC⊥b,則點B、D到直線b的距離相等,即DF=點B到直線b的距離;
根據題目中的條件和結論:點B到直線b的距離為3,BD=點B到直線b的距離,則BD=3;
根據結論:CF=2,DF=3,則CD=CF+DF=5;
根據結論:AE=2,EF=4,DF=3,則AD=AE+EF+DF=9;
根據正方形面積計算公式和題目中的條件:AB的長度是面積為120的正方形邊長的長度,則AB^2=120;
根據勾股定理和結論:BD⊥AC,BD^2+AD^2=AB^2,AD=9,AB^2=120,則BD^2=39;
根據勾股定理和結論:BD⊥AC,BD^2+CD^2=BC^2,BD^2=39,CD=5,則BC=8;
根據題目中的條件和結論:BC=CN+NB,BC=8,則CN+NB=8;
根據結論:AM+NB=CN+NB,CN+NB=8,則AM+NB=8。
結語
求解平行線間線段和的最小值的關鍵步驟是將兩條線段轉換到一起,根據兩間線段最短,找到符合條件的動點位置,再構造出直角三角形,利用勾股定理進行求解,就能得到題目需要的值。