在平面直角坐标系求四边形周长的最小值是初二数学的重要题型,本文就例题详细解析这类题型的解题思路,希望能给初二学生的数学学习带来帮助。

例题

如图,已知M(0,2),P(7,4),E(a,0),F(a+1,0),求a为何值时,四边形PMEF的周长最小,并求出最小值。




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解题过程:

过点P作PA⊥y轴于点A


三坐标最小区域法python 最小值坐标公式_np 取最小值的坐标_02


根据题目中的条件:M(0,2),P(7,4),E(a,0),F(a+1,0),则MO=2,PA=7,AO=4;

根据结论:AO=4,MO=2,则AM=AO-MO=2;

根据勾股定理和结论:PA⊥y轴,AM=2,PA=7,PM^2=PA^2+AM^2,则PM=√53;

根据题目中的条件:E(a,0),F(a+1,0),则EO=a,FO=a+1;

根据结论:EO=a,FO=a+1,则EF=FO-EO=1;

根据题目中的条件和结论:EF=1,PM=√53,四边形PMEF的周长=PM+ME+EF+PF,则四边形PMEF的周长=ME+PF+1+√53;

所以,当ME+PF取到最小值时,四边形PMEF的周长取到最小值。

在y轴的负半轴取一点B,使得BO=MO,连接BE,在线段PA上取一点C,使得PC=1,连接CE


三坐标最小区域法python 最小值坐标公式_最小值_03


根据中垂线性质和题目中的条件:线段中垂线上的点到这条线段两端距离相等,BO=MO,x轴⊥y轴,则ME=BE;

根据平行线的性质和题目中的条件:垂直于同一直线的两直线平行,PA⊥y轴,x轴⊥y轴,则PA∥x轴;

根据平行四边形的判定和结论:一组对边平行且相等的四边形为平行四边形,PA∥x轴,PC=EF=1,则四边形PCEF为平行四边形;

根据平行四边形的性质和结论:平行四边形的对边相等,四边形PCEF为平行四边形,则PF=CE;

根据结论:PF=CE,ME=BE,则PF+ME=CE+BE;

所以,当M、E、C三点在同一直线上时,CE+BE取到最小值,则PF+ME取到最小值=BC。

根据结论:PA=7,PC=1,则AC=PA-PC=6;

根据结论:AO=4,BO=MO=2,则AB=AO+BO=6;

根据勾股定理和结论:PA⊥y轴,AC=6,AB=6,BC^2=AC^2+AB^2,则BC=6√2;

根据结论:四边形PMEF的周长=ME+PF+1+√53,PF+ME的最小值=BC=6√2,则四边形PMEF的周长最小值=1+√53+6√2

根据结论:PA⊥y轴,AC=6,AB=6,则△ABC为等腰直角三角形,∠ABC=45°;

根据结论:x轴⊥y轴,∠ABC=45°,则∠OEB=45°;

根据等角对等边性质和结论:∠ABC=∠OEB=45°,则OE=OB;

根据结论:OE=OB,BO=MO=2,则OE=2;

所以,点E的坐标为(2,0),即a=2时,四边形PMEF的周长取到最小值1+√53+6√2。