题目内容
【题目】数与形是数学中的两个最古老,也是最基本的研究对象,它们在一定条件下可以互相转化.树形结合就是把抽象的数学语言、数量关系与直观的几何图形、位置关系结合起来,通过“以形助数”或“以数解形”即通过抽象思维与形象思维的结合,可以使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从而起到优化解题途径的目的.
(1) (思想应用)已知m, n均为正实数,且m+n=2求的最小值通过分析,爱思考的小明想到了利用下面的构造解决此问题:如图, AB=2,AC=1,BD=2,AC⊥AB,BD⊥AB,点E是线段AB上的动点,且不与端点重合,连接CE,DE,设AE=m, BE=n.
①用含m的代数式表示CE=_______, 用含n的代数式表示DE= ;
②据此求的最小值;
(2)(类比应用)根据上述的方法,求代数式的最小值.
【答案】(1)①,;②;(2)20.
【解析】
(1)①利用勾股定理得到CE=,DE=;
②根据CE+DE=+,利用两点之间线段得到CE+DE≥CD(当且仅当C、E、D共线时取等号),作DH⊥CA交CA的延长线于H,如图,易得四边形ABDH为矩形,利用勾股定理计算出CD=,从而求解;
(2)如(1)中图,设AB=16,CA=5,BD=7,AE=x,则BE=16-x,利用勾股定理得到CE=,DE=;根据两点之间线段得到而CE+DE≥CD(当且仅当C、E、D共线时取等号),根据四边形ABDH为矩形,利用勾股定理计算出CD即可得到最小值.
解:(1)①在Rt△ACE中,,
在Rt△BDE中,DE=;
②CE+DE=+,
而CE+DE≥CD(当且仅当C、E、D共线时取等号),
作DH⊥CA交CA的延长线于H,如图,易得四边形ABDH为矩形,
∴AH=BD=2,DH=AB=2,
在Rt△CHD中,CD=,
∴CE+DE的最小值为,即的最小值为;
(2)如(1)中图,设AB=16,CA=5,BD=7,AE=x,则BE=16-x,
在Rt△ACE中,CE=,
在Rt△BDE中,DE=
∴CE+DE=+,
而CE+DE≥CD(当且仅当C、E、D共线时取等号),
∵四边形ABDH为矩形,
∴AH=BD=7,DH=AB=16,
在Rt△CHD中,CD=
∴CE+DE的最小值为20,即的最小值为20.