问题呈现如图,点A到直线BC的距离为(定高),∠BAC为α(定角),求BC的最小值. (点A像一盏探照灯,AB、AC是探照灯发出的两条光线,夹角始终不变,故又名探照灯模型.) 解法分析作△ABC的外接圆,圆心为点O.连接OA、OB、OC.
作OE⊥BC于点E. 易证:∠BOE=α,点E是BC的中点. 如左图: 设圆O的半径为,则OE=·cosα,BE=r·sinα. ∵OA+OE≥AD, ∴+·cosα≥, ∴≥, ∴BC=2BE=2·sinα≥, ∴BC=. (当垂足D和中点E重合时,BC取得最小值.) 如右图: 当点D、E重合时,易证:∠BAD=, ∴BE=·tan, ∴BC=2·tan. 动态演示
模型应用如图,△ABC中,AD⊥BC于点D.AD=30,∠BAC=60°,
则△ABC周长的最小值为 . 解法分析问题转化
延长CB至点E,使EB=AB;延长BC至点F,使FC=AC.
连接AE、AF. 易得:△ABC的周长=EB+BC+FC=EF, ∴“求△ABC周长的最小值”可转化为“求EF的最小值”. 易证:∠1=2∠E,∠2=2∠F. ∵∠1+∠2=180°-∠BAC=120°, 即2∠E+2∠F=120°, ∴∠E+∠F=60°, ∴∠EAF=120°. ∴=30,α=120°, ∴EF=2×30·tan60°=60, ∴△ABC周长的最小值为60.
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