实战演练
【实战演练15】等边三角形动点旋转120°与EA加EC最小值
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从动点轨迹
瓜豆原理辅助线
坐标网格
📌 原题题干
如图,点 D 是等边三角形 ABC 的 AC 上的动点.连接 DB,将 DB 绕点 D 逆时针旋转 120° 得到 DE,连接 EA,EC,若 AB=2,直接写出 EA+EC 的最小值.
📊 几何量度与最值对比
主动点(瓜)
从动点(豆)
运动轨迹
瓜豆辅助形
目标测量线
🧠 瓜豆原理核心剖析
1.
动点与相似构造
:延长 AC 到 F 使 CF = BC = 2。易证 △EDB ∽ △FCB,从而 △EBF ∽ △DBC。
2.
确定点 E 轨迹
:由相似得 ∠EFB = ∠DCB = 60°,故点 E 在过点 F 且与 BF 夹角为 60° 的定直线 FE 上运动!
3.
将军饮马求 EA + EC
:A 与 C 位于直线 FE 同侧。找点 C 关于直线 FE 的对称点 C',则 EA + EC = EA + EC' ≥ AC'。
4.
极值计算
:由对称与矩形性质推得四边形 ABFC' 是矩形,故 AC' = BF = √(2² + 2² - 2×2×2×cos 120°) = 2√3。
📝 完整推导与几何证明
① 延长 AC 到 F,使 CF = BC = 2:
∵ △ABC 为等边三角形,DB 绕点 D 逆时针旋转 120° 得 DE,
∴ ∠EDF = ∠FCB = 120°,且 ED/BD = FC/BC = 1;
∴ △EDB ∽ △FCB,∴ ∠DBE = ∠CBF,进而 ∠DBC = ∠EBF;
又 BD/BC = BE/BF,∴ △EBF ∽ △DBC,∴ ∠EFB = ∠DCB = 60°;
因此,从动点 E 在射线 FE 上运动;
②
对称点转化 EA + EC
:
作点 C 关于 FE 的对称点 C',则 EC = EC';
由对称性:∠EFC' = ∠EFC = 30°,故 ∠C'FB = 90°;
又 ∠ABF = 60° + 30° = 90°,∴ C'F ∥ AB;
易知四边形 ABFC' 是矩形,∴ AC' ⊥ FC' 且 AC' = BF;
③
计算 BF 长度
:
在 △BCF 中,BC = 2, CF = 2, ∠BCF = 180° - 60° = 120°,
由余弦定理或等腰三角形中线:BF = 2 × 2 · cos 30° = 2√3;
∴ (EA + EC)_min = AC' = BF = 2√3。
🎯 最终标准答案
🏆 结论:
EA + EC 的最小值为 2√3(约 3.464)