2020年中考数学压轴题线段和差最值问题汇总--将军饮马问题及其11种变形汇总
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2020 年中考数学压轴题线段和差最值问题汇总---- 将军饮马专题古老的数学问题“将军饮马”,“费马点”,“胡不归问题”,“阿氏圆”等都运用了化折为直的数学思想这类问题也是中考试题当中比较难的一类题目,常常出现在填空题压轴题或解答题压轴题中,那么如何破解这类压轴题呢?【问题概述】最短路径问题是图论研究中的一个经典算法问题,旨在寻找图(由结点和路径组成的)中两结点之间的最短路径.算法具体的形式包括:1. 定起点的最短路径问题:即已知起始结点,求最短路径的问题.2.确定终点的最短路径问题:与确定起点的问题相反,该问题是已知终结结点,求最短路径的问题.3. 定起点终点的最短路径问题:即已知起点和终点,求两结点之间的最短路径.4.全局最短路径问题:求图中所有的最短路径.问题原型】“将军饮马”,“造桥选址”。
涉及知识】“两点之间线段最短” ,“垂线段最短”,“三角形三边关系” ,“轴对称”平移”.出题背景】直线、角、三角形、菱形、矩形、正方形、圆、坐标轴、抛物线等.解题思路】“化曲为直”题型一:两定一动,偷过敌营。
例1:如图, AM⊥ EF, BN⊥EF,垂足为 M、N,MN=12m,AM=5m,BN= 4m, P 是 EF 上任意一点,则 PA+ PB的最小值是 m.分析:这是最基本的将军饮马问题, A, B是定点, P是动点,属于两定一动将军饮马型,根据常见的“定点定线作对称”,可作点 A关于 EF的对称点 A',根据两点之间,线段最短,连接A'B,此时A'P+PB即为 A'B,最短.而要求 A'B,则需要构造直角三角形,利用勾股定理解决.解答:作点 A关于 EF的对称点 A',过点 A'作A'C⊥BN的延长线于 C.易知A'M=AM=NC =5m,BC=9m,A'C =MN= 12m,在 Rt△A'BC中, A'B=15m,即PA+PB的最小值是 15m.例2:如图,在等边△ ABC 中,AB = 6,AD ⊥BC,E是AC 上的一点, M是AD 上的一点,且 AE = 2 ,求 EM+EC 的最小值解:点 C 关于直线 AD 的对称点是点 B,连接 BE,交 AD 于点 M ,则 ME+MD 最小,过点 B 作 BH ⊥AC 于点 H,则 EH = AH – AE = 3 – 2 = 1,BH = BC2 - CH2 = 62 - 32 = 3 3 在直角△ BHE 中,BE = BH2 + HE2 = (3 3)2 + 12 = 2 7对应练习题1.如图,在△ ABC 中, AC=BC=2,∠ ACB=90°, D 是 BC 边的中点, E 是 AB 边 上一动点,则 EC+ED 的最小值是 。
2.在菱形 ABCD 中,对角线 AC=6 ,BD=8 ,点 E 、F 分别是边 AB 、BC 的中点,点 P 在 AC 上运动,在运动过程中,存在 PE+PF 的最小值,则这个最小值是 .3.如图,点 C 的坐标为( 3, y ),当△ ABC 的周长最短时,求 y 的值。
A (3,0)B (2,0)4.如图,正方形 ABCD 的面积是 12,△ ABE 是等边三角形,点线 AC 上有一点 P ,则 PD+PE 的最小值为E 在正方形 ABCD 内,在对角B题型三:两动一定,无路可逃。
例1: P 为∠ AOB内一定点, M,N 分别为射线 OA,OB上一点,当△PMN周长最小时,∠ MPN =80°.(1)∠ AOB=。
(2)求证: OP平分∠ MPN分析:这又是一定两动型将军饮马问题,我们应该先将M, N的位置找到,再来思考∠ AOB 的度数,显然作点 P关于 OA的对称点 P',关于 OB的对称点 P','连接 P'P','其与 OA交点即为 M, OB交点即为N,如下图,易知∠ DPC与∠ AOB互补,则求出∠ DPC的度数即可.解答:(1)法1:如图,∠ 1+∠ 2=100°,∠ 1=∠ P'+∠ 3=2∠3,∠2=∠P'+'∠4=2∠4,则∠3+∠ 4=50°,∠ DPC=130°,∠ AOB= 50°.再分析:考虑到第二小问要证明 OP平分∠ MPN,我们就连接 OP,则要证∠ 5=∠ 6,显然很困难,这时候,考虑到对称性,我们再连接 OP',OP','则∠ 5=∠ 7,∠ 6=∠ 8,问题迎刃而解.解答:(1)法2:易知 OP'=OP','∠ 7+∠ 8=∠ 5+∠ 6=80°,∠ P'OP'='100°,由对称性知,∠ 9=∠11,∠10=∠ 12,∠ AOB=∠ 9+∠ 10=50°2)由 OP'= OP','∠ P'OP'='100°知,∠ 7=∠ 8= 40°,∠ 5=∠ 6=40°, OP平分∠ MPN.例2:如图,在五边形 ABCDE中,∠BAE=136°,∠B=∠ E=90°,在BC、DE上分别找一点 M、N,使得△ AMN的周长最小时,则∠ AMN+∠ ANM的度数为.分析:这又是典型的一定两动型将军饮马问题,必然是作 A点关于 BC、DE的对称点 A′、A″,连接 A′A″,与BC、 DE的交点即为△AMN周长最小时 M、 N的位置.解答:如图,∵∠ BAE=136°,∴∠ MA′A+∠ NA″A= 44°由对称性知,∠MAA′=∠ MA′A,∠ NAA″=∠ NA″A,∠ AMN+∠ ANM= 2∠ MA′A+ 2∠ NA″A=88对应练习题1. 如图,∠ AOB=30°,∠ AOB内有一定点 P,且 OP=10,在 OA上有一点 Q,OB上有一点 R。
若△ PQR周长最小,则最小周长是多少?2.如图,∠ AOB=30°,点 M、N分别是射线 OA、OB上的动点, OP平分∠ AOB ,且OP=6,当△PMN 的周长最小值为.3.如图,∠ MON=4°0 , P为∠ MON内一定点, A为 OM上的点, B为 ON上的点,当△ PAB的周长取最小值时:(1)找到 A、B 点,保留作图痕迹;(2)求此时∠ APB等于多少度。
如果∠ MON= ,∠ APB又等于多少度?4.点 C 为∠ AOB内一点.(1)在 OA 求作点 D,OB上求作点 E,使△ CDE的周长最小,请画出图形;( 2)在( 1)的条件下,若∠ AOB=30°, OC= 10,求△ CDE周长的最小值和此时∠ DCE 的度数.题型四:两定两动,双双落网。
例 1:已知 A(2,4)、B(4,2).C 在y 轴上,D 在x 轴上,则四边形 ABCD 的周长最小值为 _____ .此时 C、 D 两点的坐标分别为____题型五:两定一动,造桥选址。
例1:如图, A和 B两地在一条河的两岸,现要在河上造一座桥MN.乔早在何处才能使从 A到B的路径 AMN最B 短?(假定河的两岸是平行的直线,桥要与河垂直)解:如图,平移 A到 A1,使A A1等于河宽,连接 A1B交河岸于N作桥MN,此时路径AM+MN+BN最短 .理由;另任作桥M1N1,连接AM1,BN1,A1N1. 由平移性质可知,AM=A1N,AA1=MN=M1N1,AM1=A1N1.AM+MN+B转N化为AA1+A1B,而AM1+M1N1+BN1转化为AA1+A1N1+BN1. 在△A1N1B中,由线段公理知 A1N1+BN1>A1B 因此AM1+M1N1+BN1> AM+MN+BN例2: 如图, m、n是小河两岸,河宽 20米, A、B是河旁两个村庄,要在河上造一座桥,要使 A、 B之间的路径最短应该如何选址(桥须与河岸垂直)?简析:桥长为定值,可以想像把河岸m向下平移与 n重合,同时把点 A向下平移河宽,此时转化成 n上的一点到 A、B的路径之和最短,即转化为定点 A' 到定点 B的最短路径。
如下图:思路是把动线 AM平移至 A'M,A'N+BN即转化为求定点 A'与定点 B之间的最路径。
本题的关键是定长线段 MN把动线段分隔,此时须通过平移把动线段A'N、 BN变为连续路径,也可以把点 B向上平移 20米与点 A连接。
例3: 如图, CD是直线 y=x上的一条定长的动线段,且 CD=2,点 A(4,0),连接AC、 AD,设 C 点横坐标为 m,求 m为何值时,△ ACD的周长最小,并求出这个最小值。
解析:两条动线段 AC、AD居于动点所在直线的两侧,不符合基本图形中定形(点线圆)应在动点轨迹的两侧。
首先把 AC沿直线 CD翻折至另一侧,如下图:现在把周长转化为 A'C+CD+AD,还需解决一个问题:动线段 A'C与 AD之间被定长线段 CD阻断,动线段必须转化成连续的路径。
同上题的道理,把A'C 沿CD方向平移 CD的长度即可,如下图。
对应练习题 1.荆州护城河在 CC '处直角转弯,河宽相等,从 A 处到达 B 处,需经过两座桥 DD '、EE ' 护城河及两 桥都是东西、南北方向,桥与河岸垂直.如何确定两座桥的位置, 可使 A 到 B 点路径最短? 现在已经转化为 A''D+AD 的最短路径问题,属定点到定点 即为线段 AA'' 的长。
A''D 与AD 共线时 A''D+AD 最短题型六:两定一动,投敌卖国。
例1:如图 13,抛物线 y=ax2+ bx+ c(a ≠0的)顶点为( 1,4 ),交x轴于A、B,交y轴于 D,其中 B 点的坐标为( 3,0 ) .(1)求抛物线的解析式(2)如图 14,过点 A的直线与抛物线交于点 E,交y轴于点 F,其中 E点的横坐标为 2,若直线 PQ为抛物线的对称轴,点G为PQ上一动点,则x轴上是否存在一点 H,使D、G、F、 H四点围成的四边形周长最小 .若存在,求出这个最小值及 G、H 的坐标;若不存在,请说明理由.(3)如图 15,抛物线上是否存在一点 T,过点 T 作 x 的垂线,垂足为 M ,过点 M 作直线 MN∥BD,交线段 AD于点 N,连接 MD,使△ DNM∽△ BMD,若存在,求出点T 的坐标;若不存在,说明理由 .例 2:在平面直角坐标系中,A、B两点的坐标分别为A(3,2),B(1,5). (1)若点P的坐标为(0,m),当m 时, PAB的周长最短;(2)若点C 、D 的坐标分别为(0,a)、(0,a 4),则当a 时,四边形ABDC 的周长最短 .对应练习题1:已知点 A(3,4),点 B为直线 x=- 1上的动点,设 B(- 1,y).(1)如图 1,若点 C( x, 0)且- 1<x<3,BC⊥AC,求 y与 x之间的函数关系式;(2)在( 1)的条件下, y 是否有最大值?若有,请求出最大值;若没有,请说明理由;(3)如图 2,当点 B的坐标为(- 1,1)时,在 x轴上另取两点 E,F,且EF=1.线段 EF 在 x 轴上平移,线段 EF平移至何处时,四边形 ABEF的周长最小?求出此时点 E 的坐标.题型七: 两动一定,突出重围。