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初二数学培优 老师解析:等腰直角三角形在求解最值问题中的运用

时间:2023-08-11 19:45:20

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初二数学培优 老师解析:等腰直角三角形在求解最值问题中的运用

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等腰直角三角形是非常特殊的三角形,等腰三角形和直角三角形的性质都是它的性质,因此等腰直角三角形在几何证明计算题中的运用相当广泛,本文就例题详细解析利用等腰直角三角形解决最值问题的方法,希望能给初二学生的数学学习带来帮助。

例题

如图,在△ABC中,∠A=90°,AB=AC,O是BC的中点,若在AB和AC上分别有一个动点M,N在移动,且在移动时保持AN=BM,判断△OMN的形状,若BC=4,求MN的最小值。

1、判断△OMN的形状

连接OB

根据等腰直角三角形的判定和题目中的条件:∠A=90°,AB=AC,则△ABC为等腰直角三角形;

根据等腰三角形的性质、题目中的条件和结论:等腰三角形底边上的中线就是顶角的平分线,也是底边上的高,△ABC为等腰直角三角形,O是BC的中点,则∠OAM=∠BAC/2,AO⊥BC;

根据题目中的条件和结论:∠OAM=∠BAC/2,∠BAC=90°,则∠OAM=45°;

根据等腰直角三角形的性质和结论:等腰直角三角形的底角为45°,△ABC为等腰直角三角形,则∠OCN=45°;

根据结论:∠OAM=45°,∠OCN=45°,则∠OAM=∠OCN;

根据题目中的条件:AB=AC,AN=BM,AM=AB-BM,CN=AC-AN;则AM=CN;

根据直角三角形的性质和题目中的条件:直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,△ABC为等腰直角三角形,O是BC的中点,则OA=OC=OB;

根据全等三角形的判定和结论:两组对应边及其夹角分别相等的两个三角形为全等三角形,AM=CN,∠OAM=∠OCN,OA=OC,则△OAM≌△OCN;

根据全等三角形的性质和结论:全等三角形的对应边相等,对应角相等,△OAM≌△OCN,则OM=ON,∠AOM=∠CON;

根据结论:AO⊥BC,则∠AOC=90°;

根据题目中的条件和结论:∠AOC=∠AON+∠CON,∠AOC=90°,则∠AON+∠CON=90°;

根据结论:∠AON+∠CON=90°,∠AOM=∠CON,则∠AON+∠AOM=90°;

根据题目中的条件和结论:∠AON+∠AOM=90°,∠MON=∠AON+∠AOM,则∠MON=90°;

根据等腰直角三角形的判定和结论:OM=ON,∠MON=90°,则△MON为等腰直角三角形。

2、求MN的最小值

过O点作OD⊥MN,交MN于点D

根据等腰三角形的性质和结论:等腰三角形底边上的高为底边的中线,△MON为等腰直角三角形,则D是MN的中点;

根据直角三角形的性质和结论:直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,△MON为等腰直角三角形,D是MN的中点,则OD=MN/2;

根据三角形的面积计算公式:S△MON=OM*ON/2,OM=ON,则S△MON=ON^2/2;

根据三角形的面积计算公式:S△MON=MN*OD/2,OD=MN/2,则S△MON=MN^2/4;

根据结论:S△MON=ON^2/2,S△MON=OD^2,则ON^2/2=MN^2/4,即MN^2=2ON^2;

所以,当ON取到最小值时,MN也取到最小值;

根据从直线外一点到直线的最短距离为这点到直线的垂直距离,则当ON⊥AC时,ON取到最小值;

根据结论:∠AOC=90°,OA=OC,则△AOC为等腰直角三角形;

根据等腰三角形的性质和结论:等腰三角形底边上的高为底边的中线,△AOC为等腰直角三角形,则N是AC的中点,即AN=AC/2;

根据题目中的条件和结论:AN=BM,AN=AC/2,AB=AC,则BM=AB/2,即M是AB的中点;

根据结论:N是AC的中点,M是AB的中点,则MN是△ABC的中位线;

根据中位线的性质和结论:三角形的中位线等于第三边的一半,MN是△ABC的中位线,则MN=BC/2。

根据题目中的条件和结论:MN=BC/2,BC=4,则MN=2。

所以,MN的最小值为2。

结语

这道题的解题关键是合理添加辅助线构造出全等三角形,利用全等三角形的性质可以得到边与角的相等关系,从而证得等腰直角三角形,再结合等腰三角形和直角三角形的性质,求解最值问题。

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