好题解析:反比例函数与菱形综合,利用勾股定理及完全平方公式求最值

从某地的最近一次模考题中找到的一道经典题目,菱形与反比例函数的图像结合,求菱形边长的最小值,是一道综合性比较强的题目,涉及到众多的知识点。
从题干上来看,这道涉及到菱形和反比例函数的图像,求菱形边长的最小值,在思考时,首先就需要去构建相关的知识体系,在脑海中快速地串联起与菱形相关的知识点有哪些?与反比例函数的图像与性质相关的知识点有哪些?
  • 解题的突破口在哪?菱形最重要的性质是四边相等,对角线互相垂直平分,反比例函数的图像双曲线具有对称性,则可以说明,点O是菱形的中心点。

  • 得到点O是菱形的中心点之后怎么用呢?肯定是需要连接OA和OD了,根据菱形的性质可以得到∠AOD=90°。

  • 得到90°之后又该如何进行下一步的分析呢?已知两条双曲线的表达式,且点A和D分别在两条双曲线上,综合上面所有条件,不难想到下一步的做法,分别过点A和D向x轴做垂线。

  • 做完垂线之后又该怎么办呢?结合图像来思考,双曲线上一点向坐标轴做垂线,这点、垂足和原点构成的直角三角形满足k值的几何意义,即可以求出这两个直角三角形的面积。

  • 观察图像不难发现,在做完垂直之后出现了一组K字相似模型的三角形,要有模型意识,其实在得到∠AOD=90°后就应该能想到这一点。

  • 综合上面两步的分析,两三角形相似,且面积可以根据k值的几何意义求出,即可以求出两相似三角形的面积比,倒着推出相似比。

  • 求出相似比之后又该怎么办呢?求出相似比后发现,这组相似比是特殊值,根号3,于是可以得到特殊角,∠0AD=30°,那么根据直角三角形的性质,可以得到菱形的边长AD=2OD。

  • 因此只需要求出OD的最小值,即可求出菱形的边长的最小值。那么该如何去求OD的最小值呢?

  • 发现点D在反比例函数图像上,且关系式已知,则可以设出点D的坐标为(a,b),且满足ab=2,然后根据勾股定理可得,OD的平方=a的平方+b的平方。

  • 已知两数的积,求两数平方和的最小值,直接利用完全平方公式的变形公式进行分析和计算即可。

具体解答见视频讲解:

来总结一下,这道题目考查到:
  • 菱形的性质:四边相等,对角线互相垂直平分;
  • 反比例函数的图像与性质;
  • 反比例函数k值的几何意义;
  • k字相似模型的应用;
  • 相似三角形的判定和性质;
  • 相似三角形面积比和相似比的关系;
  • 特殊的三角函数值;
  • 含有30°的直角三角形的性质;
  • 勾股定理;
  • 完全平方公式及其变形在最值问题中的应用;
  • 转化思想,通过求OD的最小值,得到AD的最小值;

一道题目涉及到众多的知识点,难点在于如何将这众多的知识点合理地利用和综合分析,一步步地去剖析和解决问题,分析和思考的过程很关键,从一个点出发,一点点去分析和突破,最终将问题解决。

解决这样综合性的问题,找准突破口是关键,这个题的突破口就是∠AOD=90°,得到这个条件后再进行一步步分析即可。

这个题还有另一个关键点,在表示出DD的坐标为(a,b)后,如何去求OD的最小值,这一步的解决有一些技巧。

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