初三数学 中考复习 利用这个方法让你掌握三角形的费马点问题

费马点问题呢也是中考数学中常常出现的一类问题,今天呢给大家分享三角形的费马点问题。

在这里给大家分享的方法是旋转变换。通过运用旋转变换,我们可以将分散的条件集中或转移,这也是旋转变换的强大力量的体现。当然这种方法不仅仅在这里适用,在其他几何证明中也是经常出现,希望能引起大家的重视。

初三数学 中考复习 利用这个方法让你掌握三角形的费马点问题

例题:费马点

已知正方形ABCD内一动点E到A、B、C三点的距离之和的最小值为(根号2+根号6),求此正方形的边长.

​例题剖析

连接AC,发现点E到A、B、C三点的距离之和就是到△ABC三个顶点的距离之和,最小值为(根号2+根号6),此时这个点E就是△ABC的费马点.实际上,这就是费马问题的变形.把△AEC绕点C顺时针旋转60°,得到△GFC,则可以得到△EFC、△AGC都是等边三角形,则将AE+BE+CE转化为BE+EF+FG,因为B、G是定点,所以可以利用两点之间线段最短来解决问题.

例题详解

如图12 - 1,连接AC,把△AEC绕点C顺时针旋转60°,得到△GFC。

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图12 - 1

连接EF、BG、AG,可知△EFC、△AGC都是等边三角形,即EF=CE.

因为 FG=AE,

所以 AE+BE+CE=BE+E+FG.

因为点B、点G为定点(G为点A绕点C顺时针旋转60°所得),所以线段BG即为点E到A、B、C三点的距离之和的最小值,此时E、F两点都在BG上。如图12 -2,

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图12 -2

设正方形的边长为a ,那么 BO=CO=(二分之根号2)*a ,GC=(根号2)*a ,GO=(二分之根号6)*a .

所以 BG = BO+GO=(二分之根号2)*a+(二分之根号6)*a.

因为点E到A、B、C三点的距离之和的最小值为(根号2+根号6),所以(二分之根号2)*a+(二分之根号6)*a=(根号2+根号6) ,解得 a =2.

知识归纳

费马点就是到三角形的三个顶点的距离之和最小的点.对于一个内角均不超过120°的三角形,费马点是对各边的张角都是120°的点,对于有一个内角超过120,的三角形,费马点就是这个内角的顶点.

费马点常见的作法是:

以△ABC三边为边向外作等边△ABD、等边△BCE、等边△ACF.连接CD、BF、AE交于点P,则点P就是费马点,如图12-3.上述作法中,隐藏着旋转变换,每一条边向外旋转60°。

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图12 -3

费马点问题的解决,说明三南形内存在着点到三个顶点的距离和最小,也通过费马点的证明,让我们认识旋转变换的强大力量.运用旋转变换,可以将分散的条件集中或者转移,而旋转的角度是60°,这个旋转角度的好处在于构造了等边三角形,将共顶点的三条线段首尾相连,便于问题的解决.


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