2020中考数学热门考点之费马点问题，掌握中考数学得高分

　　离2020中考数学还有两个多月的时间，为帮助初三学子从容复习，鸟叔整理中考数学热门考点之费马点问题，供大家免费学习、交流！

　　ps：文末有福利哦

　　皮耶·德·费马，17世纪法国数学家，有“业余数学家之王”的美誉，之所以叫业余并非段位不够，而是因为其主职是律师，兼职搞搞数学．费马在解析几何、微积分等领域都有卓越的贡献，除此之外，费马广为人知的是以其名字命名的“费马小定理”、“费马大定理”等．

　　皮耶·德·费马

　　据说费马在提出“费马大定理”时，在笔记本上写道：我已经想到了一个绝妙的证明方法，但是这个地方不够写，我就不写了吧。看得出那个时候纸确实挺贵的，然后，直到1995年，才由英国数学家怀尔斯证明出，而距离费马逝世，已经过去了330年．

　　果然，数学搞得好的都是牛人．

　　言归正传，今天的问题不是费马提出来的，是他解决的，故而叫费马点．

　　【问题描述】

　　在△ABC内找一点P，使得PA+PB+PC最小．

　　【分析】在之前的最值问题中，我们解决的依据有：两点之间线段最短、点到直线的连线中垂线段最短、作对称化折线段为直线段、确定动点轨迹求最值等．

　　其实理论还是上面的理论，本题难点在于有3条线段，我们需要对这三条线段作一些位置上的变化，如果能变换成在一条直线上，问题就能解决了！

　　若点P满足∠PAB=∠BPC=∠CPA=120°，则PA+PB+PC值最小，P点称为该三角形的费马点．

　　接下来讨论3个问题：

　　（1）如何作三角形的费马点？（是什么）

　　（2）为什么是这个点？（为什么）

　　（3）费马点怎么考？（怎么办）

　　01 如何作三角形的费马点？

　　问题要从初一学到的全等说起：

　　（1）如图，分别以△ABC中的AB、AC为边，作等边△ABD、等边△ACE．

　　（2）连接CD、BE，即有一组手拉手全等：△ADC≌△ABE．

　　（3）记CD、BE交点为P，点P即为费马点．（到这一步其实就可以了）

　　（4）以BC为边作等边△BCF，连接AF，必过点P，有∠PAB=∠BPC=∠CPA=120°．

　　在图三的模型里有结论：

　　（1）∠BPD=60°；

　　（2）连接AP，AP平分∠DPE．

　　有这两个结论便足以说明∠PAB=∠BPC=∠CPA=120°．

　　原来在“手拉手全等”就已经见过了呀，只是相逢何必曾相识！

　　但是在这里有个小小的要求，细心的同学会发现，这个图成立的一个必要条件是∠BAC<120°，若∠BAC≥120°，这个图就不是这个图了，会长成这个样子：

　　此时CD与BE交点P点还是我们的费马点吗？

　　不不不，这时候就不是了，显然P点到A、B、C距离之和大于A点到A、B、C距离之和．

　　是的，你想得没错，此时三角形的费马点就是A点！

　　02 为什么是这个点？

　　为什么P点满足∠PAB=∠BPC=∠CPA=120°，PA+PB+PC值就会最小呢？

　　归根结底，还是要重组这里3条线段：PA、PB、PC的位置，而重组的方法是构造旋转！

　　在上图3中，如下有△ADC≌△ABE，可得：CD=BE．

　　类似的手拉手，在图4中有3组，可得：AF=BE=CD．

　　很巧，它们仨的长度居然一样长！

　　更巧的是，其长度便是我们要求的PA+PB+PC的最小值，这一点是可以猜想得到的，毕竟最小值这个结果，应该也是个特别的值！

　　接下来才是真正的证明：

　　考虑到∠APB=120°，∴∠APE=60°，则可以AP为边，在PE边取点Q使得PQ=AP，则△APQ是等边三角形．△APQ、△ACE均为等边三角形，且共顶点A，故△APC≌△AQE，PC=QE．

　　以上两步分别转化PA=PQ，PC=QE，故PA+PB+PC=PB+PQ+QE=BE．

　　没有对比就没有差别，我们换个P点位置，如下右图，同样可以构造等边△APQ，同样有△APC≌△AQE，转化PA=PQ，PC=QE，

　　显然，PA+PB+PC=PB+PQ+QE>BE．

　　还剩下第3个问题！

　　如果说费马点以前还算是课外的拓展内容，那现在，已经有人把它搬上了中考舞台！

　　03 费马点怎么考？

　　看看今年2019武汉中考填空最后一题：

　　问题背景：如图1，将△ABC绕点A逆时针旋转60°得到△ADE，DE与BC交于点P，可推出结论：PA+PC=PE．

　　问题解决：如图2，在△MNG中，MN=6，∠M=75°，MG=4倍根号2，点O是△MNG内一点，则点O到△MNG三个顶点的距离和的最小值是______．

　　【分析】本题的问题背景实际上是提示了解题思路，构造60°的旋转，当然如果已经了解了费马点问题，直接来解决就好了！

　　如图，以MG为边作等边△MGH，连接NH，则NH的值即为所求的点O到△MNG三个顶点的距离和的最小值．（此处不再证明）

　　过点H作HQ⊥NM交NM延长线于Q点，

　　根据∠NMG=75°，∠GMH=60°，可得∠HMQ=45°，

　　∴△MHQ是等腰直角三角形，∴MQ=HQ=4，∴NH=2倍根号29．

　　【练习1】

　　如图，在△ABC中，∠ACB=90°，AB=AC=1，P是△ABC内一点，求PA+PB+PC的最小值．

　　【分析】如图，以AD为边构造等边△ACD，连接BD，BD的长即为PA+PB+PC的最小值．至于点P的位置？这不重要！

　　如何求BD？考虑到△ABC和△ACD都是特殊的三角形，过点D作DH⊥BA交BA的延长线于H点，根据勾股定理，BD=BH+DH即可得出结果．

　　【练习2】

　　如图，已知矩形ABCD，AB=4，BC=6，点M为矩形内一点，点E为BC边上任意一点，则MA+MD+ME的最小值为______．

　　【分析】依然构造60°旋转，将三条折线段转化为一条直线段．分别以AD、AM为边构造等边△ADF、等边△AMG，连接FG，

　　∴ME+MA+MD=ME+EG+GF

　　过F作FH⊥BC交BC于H点，线段FH的长即为所求的最小值．

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