逆应用瓜豆原理,解决加权线段和最值问题

昨天在九章群刘老师发了一道题,题目是求加权线段和的最小值。(就是前面带系数的线段和)

初看这道题比较特别,似乎不是常见的系数转化,之前有搞过,胡不归,加权费马点,阿氏圆,这些都是比较常见的加权线段和问题。

(点击查看:几何动点,路径最短问题(线段(和)最短)策略

而且经过软件验证,B在O的时候最小,感觉题出的很一般啊,BC最小的时候就是最小,说明任意时刻BC的增加变化速度比AB减小速度快。用什么方法,当然可以设未知数拉,设OB为x,结合勾股,则这个加权线段和会变成一个式子,求此式子的最小值即可。

我比较懒就不打字了,以下是刘老师的方法,这个式子是一个根式和的形式。根式和求最小值在初中可以数形结合转化为两定一动型线段和最短。

几何方法,一半是把带系数的转化为不带系数的线段,我开始也没想到,是于特提出的,找到点D(-1,-根3)这样即可得BD就是BC的一半,也就完成了转化,就是求BD+BA的最小值,(就是两定一动型)

很多方法可以证明,角BDC为直角,比如如下图,旋转相似

如下图三垂直相似模型

B

非常完美的方法,于特的讲解蜻蜓点水。我确恍然大悟一点,这不就是瓜豆原理的逆应用吗?不清楚瓜豆原理点击下方:

(点击查看:捆绑旋转和瓜豆原理以及旋转放缩(手拉手)相似的关联

总结一下瓜豆的结论,瓜豆原理也可以叫“定点,定角,定长比原理

已知定点(我起名叫瓜蒂),和主动点,可以推知主从动点轨迹相似(常见就两种轨迹,线段(直线)和圆,也有个别的函数轨迹)注意瓜豆原理之中也是有定长比的。所以可以用来转换线段比。

    主从动点轨迹相似,从运动的角度看。主从动点的运动时间是相同的,所以轨迹比(即路程比)就是速度比,就等于两个动点到瓜蒂的距离比(定比)。而且还有结论,如果是直线,主从动点的轨迹直线所成角等于主从之间的角度(可区分顺逆时针)。也等于“定角

回过来看着题,B和C就是两个动点,轨迹为直角,而且速度比固定(1:根3)。所以这两点是到某个定点的距离比为定值1:根3,夹角为定角(90度),只需找到定点即可补完瓜豆原理模型。这个定点也好找,因为是时时刻刻成立的。只要从一个特殊时刻(位置找就好了),比如选B在原点时候,找一个点到B到C的距离比为1:根3.且夹角为90度。易得这个点的位置,这就是刚才的点D,的来历。

需要注意的是“瓜豆原理”之中,不仅主从两个动点到定点之间的距离比不变,这两个距离和两动点之间的距离比也是定值。比如本题中的不仅DB,DC的比为,定值,他们与BC 的比也为定值,因为动态过程中三角形BDC的形状不变(相似),(所以也叫放缩旋转)。本题正是利用了这一点把BC/2转化为BD

正向瓜豆一般也是以一个定型的三角形为掩护。

最后的结论是,

1,两动点以固定的速度比运动,运动轨迹为直线(线段),并且当线的夹角为定角,则可以找到一定点,使得三点组成的三角形在运动过程中形状不变(即个边比不变,即放缩旋转)且定点为顶点的角的度数就是那个定角的度数两动点速度比等于两动点分别到定点的距离比

2,若果轨迹是圆,那么速度比等于圆的半径之比(周长比),圆心与两动点为定角定点为顶点的角的度数就是那个定角的度数。(这个可能……少见)

真正理解一道题的原理的标志就是能改编它,接下来试着改编一下(我就不画图了),这里的点A没什么关键的作用,可以改成任意一个点。可以改编速度比,比如改成OC=根2BO+4(这个4也可以随意改个数),这样的话点D到B和C的距离比就是1;根2,运动方向不变还是垂直,易得D做标,问题中的BC前的系数需要变为1/根3,。

再比如运动方向也可以变(最好是特殊角),比如变为60度,B,C速度比变为1:2,BC前的系数改为1/根3,

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