平面几何中动态图形的最值问题,历来是数学爱好者研究的热点。在处理多线段加权和的最值问题时,掌握一定的技巧和运用合适的定理显得尤为重要。其中,“托勒密定理”的应用往往能化繁为简,帮助我们找到解决问题的关键。接下来,让我们通过几个具体的例子来探讨这一定理的魅力。
【例一】在平面直角坐标系中,给定两个定点A、B和一条直线L(L的方程为y=x),点M是位于第三象限的直线L上的动点。我们需要求解的是(3MA-4MO+5MB)的最小值,并找到此时点M的位置。
【分析】面对此类三线段加权和的最值问题,我们可以先构造一个相应的凸四边形,并应用“托勒密定理”进行求解。在这道题目中,我们需要特别关注负号的影响和处理方法,进而确定关键步骤:
【例二】假设等腰直角三角形ABC及其外接圆⊙O已给出,其中斜边AB的长度为4,而点D位于劣弧BC上。我们要求的是(AD+BD+CD)的最大值。
【分析】此题中,我们首先使用“托勒密定理”来建立三线段之间的关系,将其转化为两线段之间的等式关系。接着,我们可以构造相应的“定角定弦”来求解线段和的最值。
【例三】在三角形ABC中,已知AB的长度为4√6,∠ABC和∠ACB的度数分别为45º和60º,且存在一点D在三角形内与三边AB、AC、BC相连接。我们需要求的是(5CD+7AD+8BD)的最小值。
【分析】针对这个问题,我们可以根据“8、7、5”这一特定比例来构造三角形及其外接圆。然后利用“托勒密定理”得到相应线段间的关系式。结合已知的图形信息来求解三线段加权和的最小值。