摘要:平面内到两个定点的距离之比为定值(不为1)的点的轨迹是一个圆,这个圆最早由阿波罗尼斯提出,故称阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆。
平面内到两个定点的距离之比为定值(不为1)的点的轨迹是一个圆,这个圆最早由阿波罗尼斯提出,故称阿波罗尼斯圆,简称阿氏圆。
可以用角平分线定理和隐圆来证明。
如图,延长AP至点E,作PC平分∠APB,交AB于点C,作PD平分∠BPE,交AB延长线于点D
由角平分线定理,得 PA/PB=CA/CB=DA/DB=k
∵A、B为定点 ∴C、D为定点,CD长为定长
∵PC平分∠APB,PD平分∠BPE
∴∠BPC=1/2∠APB,∠BPD=1/2∠BPE
∴∠CPD=∠BPC+∠BPD=1/2∠APE=90°
∴点P的轨迹是以CD为直径的圆.
当k>1时,阿氏圆圆心在AB延长线上;
当k<1时,阿氏圆圆心在BA延长线上;
当k=1时,动点轨迹为AB的垂直平分线。
阿氏圆中有一组重要的子母型相似三角形△OAP∽△OPB,进而得到
OA/OP=OP/OB=AP/PB,OP^2=OA·OB
证明:∵OC=OP ∴∠4=∠2+∠3
又∵∠4=∠1+∠A,∠1=∠2
∴∠A=∠3 又∵∠AOP=∠POB
∴△OAP∽△OPB
四、阿氏圆的应用在习题中,通常已知OP和OA,构造OB或已知OP和OB,构造OA,利用OA和OB的倍数关系用OA表示OB或用OB表示OA,常用于解决PQ±kPA或PQ±kPB的最值问题。
下面通过几个例题来具体学习:
例1、在Rt△AOB中,∠AOB=90°,OB=4,OA=6,圆O的半径为2. 点P是圆O上一动点,连接AP,BP.
(1)求AP+1/2BP的最小值
(2)求AP-1/2BP的最大值
分析:已知OP和OB,需构造PC=1/2PB,由OP^2=OB·OC,可确定OC=1,AP+1/2BP就转化为AP+PC,AP-1/2BP转化为AP-PC,当A、P、C三点共线时取得最值.
解答:连接OP,在OB上取点C,使OC=1,连接PC、AC
∵OC/OP=OP/OB=1/2,∠COP=∠POB
∴△OCP∽△OPB ∴PC/PB=OC/OP=1/2 ∴PC=1/2PB
∴PA+1/2BP=PA+PC≥AC=√37
PA-1/2BP=PA-PC≤AC=√37
例2、如图,圆O的半径为2,点A,B在圆O上,且OA⊥OB,点C是OA的中点,点D在OB上,且OD=1,点P是圆O上一点.
(1)求2PC+PD的最小值
(2)求2PC-PD的最大值
分析:已知OP和PC,需构造PE=2PC,由OP^2=OC·OE,可得OE=4,2PC+PD可转化为PE+PD,2PC-PD可转化为PE-PD,当P、D、E三点共线时取得最值.
解答:连接OP,在OA延长线上取点E,使OE=4,连接PE、DE
∵OC/OP=OP/OE=1/2,∠COP=∠POE
∴△OCP∽△OPE ∴PC/PE=OC/OP=1/2 ∴PE=2PC
∴2PC+PD=PE+PD≥DE=√17
2PC-PD=PE-PD≤DE=√17
1、题型特点:
(1)一个圆一个直角,圆外直角边上两个定点(例1),求PA±kPB的最值(k<1)
(2)一个圆一个直角,圆内直角边上两个定点(例2),求kPA±PB的最值(k>1)
2、例题变式
(1)例1变式:求2AP+BP的最小值
(2)例2变式:求PC+1/2PD的最小值
3、已知外定点,构造内定点(k<1);已知内定点,构造外定点(k>1). 有时需要提系数,如2中变式(1)需要提系数2,(2)需要提系数1/2
4、阿氏圆(阿波罗尼斯圆)可看作圆的第二定义,由两定一动,比值一定(≠1)可想到阿氏圆,由含动点的子母相似也能想到阿氏圆,此外还有切割圆。
如图,PA/PB=k(k>1),圆O为阿氏圆,圆F为切割圆。
来源:若叶小学堂