问题如图1,点 $A$ 为线段 $BC$ 外一动点,且 $BC=b$,$AB=a$.当点 $A$ 位于 $CB$ 的延长线上时线段 $AC$ 的长取得最大值,且最大值为 $a+b$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    几何模型
    >
    共顶点模型
  • 题型
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    几何部分
    >
    线段最值
    >
    旋转之求线段最值
  1. 应用:点 $A$ 为线段 $BC$ 外一动点,且 $BC=3$,$AB=1$.如图2所示,分别以 $AB,AC$ 为边,作等边三角形 $ABD$ 和等边三角形 $ACE$,连接 $CD,BE$.
    (i)请找出图中与 $BE$ 相等的线段,并说明理由;
    (ii)直接写出线段 $BE$ 长的最大值.
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      几何模型
      >
      共顶点模型
    答案
    (i)$DC=BE$,
    (ii)$BE$ 长的最大值是 $4$
    解析
    (i)因为 $\triangle ABD$ 和 $\triangle ACE$ 都是等边三角形,
    所以 $ AD=AB$,$AC=AE$,$\angle BAD=\angle CAE=60^\circ$,
    所以 $\angle BAD+\angle BAC=\angle CAE+\angle BAC$,即 $\angle CAD=\angle EAB$,
    所以 $\triangle CAD\cong\triangle EAB\left(\mathrm {SAS}\right)$.
    所以 $ DC=BE$.
    (ii)$BE$ 长的最大值是 $4$.
  2. 拓展:如图3,在平面直角坐标系中,点 $A$ 的坐标为 $\left(2,0\right)$,点 $B$ 的坐标为 $\left(5,0\right)$,点 $P$ 为线段 $AB$ 外一动点,且 $PA=2$,$PM=PB$,$\angle BPM=90^\circ$.请直接写出线段 $AM$ 长的最大值及此时点 $P$ 的坐标.
    标注
    • 题型
      >
      几何部分
      >
      线段最值
      >
      旋转之求线段最值
    答案
    $AM$ 的最大值为 $3+2\sqrt 2$,点 $P$ 的坐标为 $\left(2-\sqrt 2,\sqrt 2\right)$
    解析
    如图,构造 $\triangle BNP\cong\triangle MAP$,则 $NB=AM$.由第1问知,当点 $N$ 在 $BA$ 的延长线上时,$NB$ 有最大值(如备用图).
    易得 $\triangle APN$ 是等腰直角三角形,$AP=2$,
    所以 $AN=2\sqrt 2$,
    所以 $AM=NB=AB+AN=3+2\sqrt 2$.
    过点 $P$ 作 $PE\perp x$ 轴于点 $E$,$PE=AE=\sqrt 2$,
    又 $A\left(2,0\right)$,
    所以 $P\left(2-\sqrt 2,\sqrt 2\right)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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