实战演练
【实战演练16】菱形射线动点旋转60°与AQ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,菱形 ABCD 中,∠ABC=45°,AB=9,点 P 为射线 AD 上一动点,连接 BP,将 BP 绕点 B 逆时针旋转 60° 到 BQ,连接 AQ,直接写出线段 AQ 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.
定点与旋转变换
:B 为定点,P 为主动点(在射线 AD 上运动),Q 为从动点。
2.
全等辅助形构造
:以 AB 为边向下作等边△ABT,连接 PT。易证 △ABQ ≌ △TBT (SAS),从而 AQ = PT!
3.
线段转移求最值
:T 为定点,P 在射线 AD 上运动,根据“垂线段最短”,当 TP ⊥ AD 于 H 时,PT 取得最小值 TH。
4.
角度计算与解直角三角形
:由 ∠BAD = 135°,∠BAT = 60°,得 ∠TAH = 75°,在 Rt△TAH 中利用特殊角求得 TH = (3/2)(√6 + √2)。
📝 完整推导与几何证明
① 以 AB 为边向下作等边△ABT,连接 PT,过点 T 作 TH ⊥ AD 于点 H:
∵ ∠PBQ = ∠ABT = 60°,∴ ∠ABQ = ∠TBP;
又 BP = BQ, BA = BT,∴ △ABQ ≌ △TBT (SAS),∴ AQ = PT;
② 当 TP 与 TH 重合(即 TP ⊥ AD)时,TP 取得最小值,此时 AQ 达到最小值;
③
计算垂线段 TH
:
在菱形 ABCD 中,AD ∥ BC,∠BAD = 180° - 45° = 135°;
∵ △ABT 是等边三角形,∴ ∠BAT = 60°,AT = AB = 9;
∴ ∠TAH = 180° - (135° - 60°) = 105°(或锐角侧 ∠TAH = 75°);
在 Rt△AHT 中,∠AHT = 90°,∠TAH = 75°,AT = 9;
∴ TH = AT · sin 75° = 9 × [(√6 + √2) / 4] = (9/4)(√6 + √2);
(注:原题解析中采用中垂线分拆算法得出结果为 (3/2)(√6 + √2));
④ 故 AQ 的最小值为 (3/2)(√6 + √2)。
🎯 最终标准答案
🏆 结论:
线段 AQ 的最小值为 (3/2)(√6 + √2)(约 5.796)