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隱形圓:“瓜豆原理”模型

 文河 2023-05-04 發(fā)布于北京

種瓜得瓜,種豆得豆

種線得線,種圓得圓

——瓜豆原理    

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導(dǎo)語:
動點軌跡的“隱形圓”問題在平面幾何求解線段最值問題中較為常見,對于這類問題,只要讀者抓住本質(zhì):“圓的性質(zhì)”,就能破除迷霧、輕松識破“隱形圓”。
本文介紹了“隱形圓”問題中的一類情況:“瓜豆原理”模型,其中,當(dāng)主動點的軌跡是一個圓的時候,從動點的軌跡也是一個圓。

一、模型介紹

瓜豆原理與“手拉手”模型有異曲同工之妙,但更富變化,是一個綜合性更強的模型。在解題時需要通過旋轉(zhuǎn)利用特殊角度構(gòu)造三角形,方法主用到相似和勾股定理。
為了更好地讓讀者看懂“瓜豆原理”模型,這里在Geogebra軟件中以圖像的形式將這個模型展示如下:

I. 定點A與圓上一動點C(主動點)構(gòu)成的線段中,取一固定比例點D(從動點),則動點D的運動軌跡為一個圓。
II. 定點E與線段FG上一動點H(主動點)構(gòu)成的線段中,取一固定比例點I(從動點),則動點D的運動軌跡為一個直線
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上述情況表明:從動點隨著主動點變化,二者的軌跡一致,軌跡大小成一定比例。即我們說的 種圓得圓,種線得線 ”。

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二、瓜豆原理模型的性質(zhì)

I.聯(lián)結(jié)定點A與圓心B;聯(lián)結(jié)主動點C與圓心B;過從動點D作BC的平行線交AB于J,易知紅色和綠色兩個三角形是相似的,因此JD與BC比是固定比例的,即二個軌跡圓周長是固定比例的。

II.聯(lián)結(jié)定點E與定點F,過主動點I作FG的平行線交FE于K,易知紅色和綠色兩個三角形是相似的,因此KI與FH比是固定比例的,即二條軌跡長度是固定比例的。

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由上文得到的結(jié)論和推論,可以發(fā)現(xiàn)破題的關(guān)鍵:利用特殊角度對原圖形進行旋轉(zhuǎn)、放縮以構(gòu)造相似三角形,繼而利用勾股定理等方法解出答案。具體框架如下:

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三、實戰(zhàn)演練

當(dāng)識別出了隱形圓問題,就會發(fā)現(xiàn)這些題目都是Paper Tiger,這時只需要利用特殊角度構(gòu)造相似三角形,接著根據(jù)“勾股定理”和“點圓最值距離”原理,再繁瑣的問題也能迎刃而解。

(一)經(jīng)典例題

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(二)答案解析

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 一切繁瑣問題必有其猥瑣解法 
此章已畢,鄙人欲休,閣下若覺本文666
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