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瓜豆原理+放缩旋转+捆绑旋转+相似手拉手的两套解决办法(2022最新版)

 司图雅绘 2022-10-26 发布于河北

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几何模型/代数模型,模型训练营

捆绑旋转

瓜豆原理

旋转放缩

手拉手相似

    看似名称不同实则是一个原理。当然很多大佬都发现过,也被很多老师叫“某某大佬原理”其实说出来不管你信不信,我也独立发现过这个原理,并用GGB做图验证过。

    当然也不是我多么聪明,主要是做了一道题,这道题里一下儿漏了天机,就下边这题,题里的已知条件似乎就在告诉你,翻译过来就是:若满足定角定比,则轨迹必相似。所以C的轨迹和A、B一样都是双曲线!(反比例函数图像双曲线应该都相似)


    相信热爱思考的人们,看到这题的条件,肯定会不禁思考,主动点与从动点之间,存在着某种关联,导致了他们的轨迹“相似”。当时我利用GGB软件独立验证了这一结论,即“定角定比,轨迹相似”,遂取名为“定角定比”原理。

    后来在网群讨论的时候,发现早已有老师发现了这一原理,有的按名字命名为“某某人原理”,又有的老师喜欢风雅,援引古语中“种瓜得瓜,种豆得豆”,简称为“瓜豆原理”,从此这个名号慢慢的传开。

    当然,即便不热爱思考,也是能够做出此题的!这道题的具体做法是利用相似:


    我独立发现的时候给他起名叫定角 定比原理。

    很久之前做过一次关于瓜豆现象的例题分析视频,喜欢考古的朋友可以点击查看:

瓜豆原理你听过没?  

 (强烈建议弦看这个视频在学习本文)

    那么今天主要来说以说这个现象怎么转化为课本上支持的内容(毕竟课本上没有),也就是转化成旋转相似也就是手拉手相似。我们要了解,手拉手的相似三角形会“生出”一对新的相似

    之前也发过手拉手的详细解说视频

可点击查看

手拉手模型全解

    有了这些作为基础,接下来我们看两道题,一道是直线型瓜豆,一道是圆弧型瓜豆(基本初中的动点轨迹考察的就是这两种,当然也有额外的比如函数图像型轨迹瓜豆)

    其实有一个秘密我一直没有明说,不管是直线还是圆弧轨迹,其实都是有两套解法,在之前老的文章当中没有提起第二套解答方法,本次(2022.10)将进行更新!其实很多聪明的朋友已经想到了!

    模型识别:一个模型最重要的不是模型结论,而是模型识别(或者叫模型条件),很多人不会识别模型只是一味的记结论,这就会导致做题的时候“看不出”模型或者把一些“长得像”的模型搞混淆。

    瓜豆的识别,根据我起的名字,即有主动点,从动点,定点,三个点构成,且两个动点到定点满足“定角定比”(定比指的是两动点到定点距离之比),或者可以更加生动的理解为,三个点构成一个“形状不变”的三角形。

例1:圆弧形轨迹

    我们再看一个圆弧轨迹经典题目,以这个题目为例介绍两套瓜豆的基本方法!

(为了怀旧,保持题目最初遇见的样子)

方法1:找“从动”轨迹

    首先先做处理,可以把AB,或AC按住不动,

    如果按住AC 不动,那么,点B绕A转圆周(AB为半径定值)

    按住AB类似,不动如下图

    我这里就按住AB不动,那么可以看出C为主动点,O为从动点,正方形只是一个背景打酱油,主要是定型的三角形△BCO

    显然满足定角定长比。称定点B为瓜蒂,找圆弧轨迹核心的就是找圆心与半径,这里主动点C的圆心是A(简称主动心),半径是2。根据角度和长度比可以找到从动点的圆心(简称从动心)。

    关键怎么找?即牢记主到从的定角(注意方向顺逆时针),主与从线段的定比

    两个圆心必须也符合定角定长比。

    这里的主从角是顺时针45度,长度比是跟号2比1,所以主从轨迹圆心,也是符合这个“定角定比”,也就是把主动心A绕瓜蒂B顺时针转45度再缩小跟号2倍即可得到从动心图中点H。

    主动点,从动点,瓜蒂主心,从心,瓜蒂分别构成两个形状相同的三角形,并且是手拉手,生相似,通过生出的相似可以得到,两个圆的半径比也等于定长比。然后根据点圆距离就可以做题了。当然如果万一考了选择填空。可直接画出圆轨迹(自己心里知道咋画就行了),只构造相似,如果是解答或说理接下来利用图中的AH定长,HO定长,三角形三边关系即可说明最大和最小值。

    特别注意这道题研究的是从动点O是到A的距离(A简称为从距点),也就是这里的主动心从距点是同一个点:A。其实完全可以不是同一个,只不过为了显得题目精简,如果不是同一个的,依然也可以利用定角定长比,找到另一个距点,同理构造手拉手。

    小总结:就是有“主动心”找“从动心”,所以记得是“由主到从”的“定角定比”,这和接下来的方法二是完全相反的!

    新图:

方法2:“从距”转“主距”(2022.10)

    除了找轨迹的方法,还有一个方法也可以,就是将“从距”转化为“主距”,显然是“有从找主”的变化,所以注意定角定比的变化!

    转化距离的关键是找“距点”,本题中求的是OA,也就是从动点O到A(A简称从距点)的距离。那么我们只要把OA转化为主动点C到某个距点(简称主距点)的距离即可!

    怎么转化,还是根据定角定比!注意这次是由从到主,所以应当是:逆时针旋转45°,再扩大根号2倍!即可得主距点J.

    有了主距点,就可以把从距OA转化为主距CJ

    因为手拉手相似,CJ=根号2倍的OA,这样只需研究CJ的最值即可啦,当然这个方法最要注意的就是CJ和OA还有一个系数(有时候可以是1),注意求出CJ最值后别忘了乘以系数(别问我怎么知道的……)

例2:直线型轨迹

    有了圆弧的铺路,会不会直线轨迹就简单多了呢?其实还真有一个难点埋藏!先根据瓜豆原理看动图

方法1:化“从距”为“主距”

    做辅助线,就可以变为手拉手相似如图。

定住看看

    因为运动过程中,主动点和从动点,到定点的距离之比为定值(简称主从比),连线夹角为定值(简称主从角含 顺逆),是发生瓜豆的条件,一般题目里会给一个形状不变的三角形(角可为0°,比值可为1)。如下图标出了主从动点。看图,主动点D,从动点E,固定三角形DEA,这里A是那个定点(A瓜蒂),DA比EA为定长比,DA到EA为逆时针45度(注意区分顺逆,我是从主动点连线转到从动点连线,也可以称为主从角(反之可称为从主角))

    这题问的是到C的距离,C是关键点为从距离点(因研究的是EC)。我们构造相似把从距CE转化为主距FD,就要找到主距点F。非常简单,主从距点到瓜蒂A的长度比和角度是和主从动点一样的。所以找到主距点F,也可以看做是把C绕A顺时针转45度,再放大根号2倍,(或者说是做一个三角形等直ACF,因为原题目李的固定三角形就是等直,所以说记住三角形定型也是很快做题的方法)

    然后ADE和AFC两三角形就构成了手拉手相似,还会生出一对相似,根据生出的相似比也为主从比EC可以转化为DF如下图。

    接下来就只需要求出DF的最值即可千万别忘了最后答案要乘以系数在换回来!

方法2:定“从动”轨迹(2022.10更新)

    那么大家一定会问了,直线型轨迹怎么才能象圆弧形轨迹那样,直接找到从动点的轨迹,直接做呢?

    先说一个结论:其实直线型轨迹,主从直线轨迹的夹角也等于主从角。如下图:

    那这个结论怎么才能用纲内知识得到呢?这就涉及到了直线型轨迹的奥秘了!刚才说圆弧轨迹的关键是确定圆心和半径两要素。其实直线轨迹也有两要素:即定线段和定夹角!!!什么意思呢,就是给定固定位置线段的一端点过这个端点以固定的夹角做直线,这样直线的位置和方向就是唯一锁定的,也就锁定了直线轨迹!

    当然直线上有无数点,也能联结无数线段,就姑且选最特殊的一种线段“垂线段”,看下图:瓜蒂A到两动点的直线轨迹的距离之比和夹角也是“定角定比”

    垂线段的关键 又是什么呢?是垂足!如下图过定点A做主轨迹的垂线,垂足为H(简称主垂足),由H找到从轨迹的垂足即可

    由于是“由主到从”所以将H点逆时针旋转45°,缩小根号2倍,得到从垂足J点。过J做垂直与AJ的直线即为从动点的轨迹直线(其实是线段啦因为主动点D有限制范围)

    这里的轨迹直线JE恰好经过主垂足H,只是特例巧合不具有一般性!

    有了E的轨迹,那就易得,AE的最小值了(E,J重合时)

    当然你会发现,其实这样找轨迹有点大费周章,所以在实际做题是一般直线型瓜豆采用转化法比较简单,而圆弧形瓜豆两种方法都可以采用!

总结:

    我们总结一下就是主动点,从动点,瓜蒂组成一个固定形状的三角形,主距点,从距点,瓜蒂,也是相同固定形状三角型,主动心,从动心,瓜蒂,也是相同固定形状三角型,瓜蒂+主XX+从XX 组成的三角形手拉手产生相似。

    以上就是如何通过构造相似,把瓜豆原理,转为纲内的知识,大题写过程就可以放心的写了。

练习:

    如下题是2018南通中考,就考察的这个知识点,大家可以练一练,如何构造,避免提瓜豆。

(定角??度,定长比?:?)

解析点击放大:

(本集完)

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