专题8《“PA+k·PB”型的最值问题》
破解策略
“PA+k·PB”型的最值问题,当k=1时通常为轴对称之最短路径问题,而当k>0时,若以常规的轴对称的方式解决,则无法进行,因此必须转换思路.
1. 当点P在直线上
如图,直线BM,BN交于点B,P为BM上的动点,点A在射线BM,BN同侧,已知sin∠MBN=k.
过点A作AC⊥BN于点C,交BM于点P,此时PA+k·PB取最小值,最小值即为AC的长.
证明如图,在BM上任取一点Q,连结AQ,作QD⊥BN于点D.
由sin∠MBN=k,可得QD= k·QB.
所以QA+k·QB=QA+QD≥AC,即得证.
2. 当点P在圆上
如图,⊙O的半径为r,点A,B都在⊙O外,P为⊙O上的动点,已知r=k·OB.
在OB上取一点C,使得OC= k·r,连结AC交⊙O于点P,此时PA+k·PB取最小值,最小值即为AC的长.
证明如图,在⊙O上任取一点Q,连结AQ,BQ,连结CQ,OQ.
则OC= k·OQ,OQ= k·OB.
而∠COQ=∠QOB,所以△COQ∽△QOB,
所以QC= k·QB.
所以QA+ k·QB=QA+QC≥AC,即得证.
例题讲解
例1在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=x2-2mx+m2+m的顶点为C.直线y=x+2与抛物线交于A、B两点,点A在抛物线的对称轴左侧.抛物线的对称轴与直线AB交于点M,作点B关于直线MC的对称点B'.以M为圆心,MC为半径的圆上存在一点Q,使得QB′+ QB的值最小,则这个最小值为多少?
解:∵y=x2-2mx+m2+m=(x-m)2+m
∴顶点C的坐标为(m,m),从而点M的坐标为(m,m+2)
连结MQ,则MQ=MC=2
联立方程组
可得点A(m-1,m+1),B(m+2,m+4)
∴BM=
,即MQ= MB
取MB的中点N,则MN= MB= MQ
连结QN,易证△QMB≌△NMQ
∴QN= QB
连结B′N,则QB′+QB=QB′+QN≥B′N
易得直线AB与y轴的夹角为45°,所以∠AMC=45°
连结B′M,则∠B′MB=2∠AMC=90°
在RtB′MN中,
即QB′+ QB的最小值为
进阶训练
1.如图在△ACE中,CA=CE,∠CAE=30°,O经过点C,且圆的直径AB在线段AE上,设D是线段AC上任意一点(不含端点),连接OD,当CD+OD的最小值为6时,求⊙O的直径AB的长.
2.如图,在△ABC中,∠B=90°,AB=BC=2,以点B为圆心作B与AC相切,P为B上任意一点,求PA+PC的最小值.
有话要说...