【2021中考微专题】如何求两线段差最值问题

原题呈现

(1)如图①,点P为直线l上一个动点,点A、B是直线外同侧的两个定点,连接PAPB、AB.若AB=2,则PA-PB的最大值为______;

(2)如图2,在四边形ABCD中,AB=AD,∠BAD=90°,对角线AC⊥BD,垂足为点O. OA=2OC,点E为OC中点,点F在AB上,且BF=3AF,点P为BD上一动点,连接PE、PF,若AC=6,求PF-PE的最大值.

(3)如图③,在△ABC中,AB=AC=3,∠BAC=150°,点P为平面内一动点,连接PA、PB、PC,若PA=2,求PB-PC的最大值.

(1)图文解析
01

三角形三边关系

在△ABP中PA-PB≤AB,当且仅当点P与点C重合时,即A、B、P三点共线时PA-PB=AB(此时PA-PB有最大值为定边AB长)。

模型解读

第(1)问是利用三角形三边关系求线段差的最大值,三角形的三个顶点是两定一动,三边是一定两动,则当动点在某个图形上运动,当该动点运动至两定点延长线上时,两动边之差的最大值就等于其中定边长。

(2)图文解析
02

作点E关于BD的对称点E',连接PE',由对称性知PE=PE',故问题转化为求PF-PE'的最大值,根据(1)中的最值模型FE'即为所求的最大值。

动点在直线上,求线段差的最大值,先对称异侧化同侧,在连接另一个定点与对称点,延长与动点所在直线相交,其交点即为所求最大值时动点的位置。

(3)图文解析
03

第(3)问中由AP=2,可知点P在以A为圆心2为半径的圆上,此时由动点在直线上变为动点在圆上,两动线段PB和PC与定线段PA不构成三角形,可依托等角∠BAC=150°的等腰三角形,可通过旋转变换。

作∠P'AP=150°且AP=AP',则易证△ABP≌△ACP',则PB=P'C,故求PB-PC的最大值可转化为求PC'-PC的最大值,在△P'PC中PB-PC=P'C-PC≤P'P,故PB-PC的最大值等于PP'长,根据∠PAP'=150°,PA=P'A,解三角形可求P'P,故问题得解。

此题通过构造旋转全等,将目标两线段通过旋转变换转化到有一边确定的三角形中,根据三角形三边关系即可求解,其关键是依托顶角为150°的等腰三角形构造旋转全等,进行转化,利用三角形三边关系求最值。

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