D是△ABC斜邊AB上動點,沿CD翻折兩面成直角求AB'最小值?動點轉化

2020-12-26 玉w頭說教育

原題

原題:點D是Rt△ABC斜邊AB上一動點,AC=3,BC=2,將Rt△ABC沿著CD翻折,使△B'DC與△ADC構成直二面角,則翻折後AB'的最小值?

圖一

我們之前講動點時一般都將動點轉化成定直線來解決,講動直線時都將動直線轉化成固定的面來解決,而這道題中的動點 本身就已經告訴你在定直線AB上了,再將其轉化成定直線沒有什麼意義。頂點到對面點構成直線與已知面平行,求動直線長?直擊該題本質!

那這道題該如何解決呢?

仍然將動點轉化

這道題給出點D是斜邊AB上的動點就是一個已知,如果不轉化就不能將這個已知很好的利用上,在做題過程中就缺少了條件。

所以將該動點D轉化成能夠使用的條件。

圖二

如圖二,當動點D不斷變化時∠BCD也不斷的變化且∠BCD的變化都是因為點D的變化而變化,即它們的變化時相對應的,所以我們可以將動點D轉化成∠BCD的變化。

用∠BCD可以表示出各個邊的長

如圖二,做B'E⊥CD於E,則B'E⊥平面ADC,連接AE,則∠AEB'=π/2。

設∠BCD=α,因為∠B'CD是∠BCD的翻折所形成的,所以∠B'CD=∠BCD=α ,又因為∠ACB=π/2,所以α的取值範圍(0<α<π/2)。

所以在直角三角形B'EC中,B'E=B'Csinα,因為B'C=BC=2,所以B'E=2sinα,CE=2cosα。

在三角形AEC中,由余弦定理有AE^2=AC^2+CE^2-2·AC·CE·cos(π/2-α)=9+4(cosα)^2-12cosαsinα。三角函數的誘導公式快速記憶的方法

在直角三角形AEB'中,根據勾股定理有(AB')^2=AE^2+B'E^2=9+4(cosα)^2-12cosαsinα+4(sinα)^2。

找到臨界值得出結果

將(AB')^2=9+4(cosα)^2-12cosαsinα+4(sinα)^2根據三角函數恆等變形化簡成一個函數值的形式,即(AB')^2=13-6sin2α。三角函數恆等變形的拓展公式

當sin2α取最大值時,AB'值最小,即當sin2α=1時最大,此時α=π/4在α取值範圍內。

所以當α=π/4時AB'值最小,即AB'=√7。註:這裡是求直線長度,所以不能為負值。

具體做法

第一步,做出圖形,將要求的直線放在直角三角形中。

第二步,將動點轉化成能表示出來的條件。

第三步,設出動角的值,用動角表示各個能用到的邊。

第四步,根據勾股定理建立等量關係。

第五步,找到臨界值得出結果。

具體過程如圖三:

圖三

總結

無論什麼樣的動點,如果這個動點無法與已知建立聯繫時,我們就要將這種動點進行轉化,轉化成可以使用的條件。#高中數學#

立體幾何中一端是定點一端是動點的直線與面平行的解題思路

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