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用网络画板动态处理几何问题一则

有这样一个几何问题:A、B分别是x轴正半轴、y轴正半轴上的动点,且线段AB始终等于6。C是第一象限内的动点,且∠ACB保持90°。问题是,OC有没有最小值?O是原点。网络画板是一个网页版的动态几何软件,在有互联网的情况下,
工具/原料
1

电脑

2

网络画板

方法/步骤
1

线段AB始终等于6,这个条件很容易让我们联想到“椭圆规”和“星形线”。点O向右平移6个单位,得到x点;点O向上平移6个单位,得到y点;选择O、x、y三点,构造以O为圆心的圆位于第一象限内的圆弧。

2

D是圆弧上的动点,D到x轴的投影是A,D到y轴的投影是B。那么AB就等于6,因为OADB是矩形。

3

过三点ABD的内切圆在第一象限内的半圆弧,C点是这个半圆弧上的动点。由于∠OCD=90°,所以当C、D重合的时候,才有最大值,这个最大值就是OD的长度6.

4

选择D和半圆,构造半圆的轨迹,样本数低一点,定为100就可以了。这样C点的活动区域就是半圆轨迹的覆盖区域。由此可知,C点可以无限接近原点O,但是题意要求C是第一象限内的点,所以O和C不能重合。这样,OC的最小值可以无限接近0,但是却达不到0.

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线段AB与“椭圆规”的联系在哪里呢?设E点是线段AB内的某个定点,那么根据D来构造E的轨迹,就是椭圆。图中的蓝色曲线,就是椭圆位于第一象限内的那一部分。大家看看,AB什么时候会与这个椭圆相切呢?

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线段AB与“星形线”的联系在哪里呢?根据D来构造线段AB的轨迹,就得到AB的包络图形——星形线,下图只画出了第一象限的包络图。

注意事项

弦外之音,星形线的切线,被坐标轴截得的线段的长度为定值。

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