线段最值问题
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两之间线段最短求最值四大类型【专题说明】“两点之间,线段最短”是初中数学中的基本定理之一,也是人们在生活中认识到的基本事实,而对于数学中的最值问题,学生往往无从下手,其实往往就是这个基本定理的应用。
【方法技巧】模型一“一线两点”型(一动+两定)类型一异侧线段和最小值问题问题:两定点A,B位于直线l异侧,在直线l上找一点P,使PA+PB值最小.【解题思路】根据两点之间线段最短,PA+PB的最小值即为线段AB的长.连接AB交直线l 于点P,点P即为所求.类型二同侧线段和最小值问题(将军饮马模型)问题:两定点A,B位于直线l同侧,在直线l上找一点P,使得PA+PB值最小.【解题思路】将两定点同侧转化为异侧问题,同类型一即可解决.作点B关于l 的对称点B′,连接AB′,与直线l的交点即为点P.类型三同侧差最大值问题问题:两定点A,B位于直线l同侧,在直线l上找一点P,使得|PA-PB|的值最大.【解题思路】根据三角形任意两边之差小于第三边,|PA-PB|≤AB,当A,B,P 三点共线时,等号成立,即|PA-PB|的最大值为线段AB的长.连接AB并延长,与直线l的交点即为点P.类型四异侧差最大值问题问题:两定点A,B位于直线l异侧,在直线l上找一点P,使得|PA-PB|的值最大.【解题思路】将异侧点转化为同侧,同类型三即可解决.模型二“一点两线”型(两动+一定)问题:点P是∠AOB的内部一定点,在OA上找一点M,在OB上找一点N,使得△PMN周长最小.【解题思路】要使△PMN周长最小,即PM+PN+MN值最小.根据两点之间线段最短,将三条线段转化到同一直线上即可.模型三“两点两线”型(两动+两定)问题:点P,Q是∠AOB的内部两定点,在OA上找点M,在OB上找点N,使得四边形PQNM周长最小.【解题思路】要使四边形PQNM周长最小,PQ为定值,即求得PM+MN+NQ的最小值即可,需将线段PM,MN,NQ三条线段尽可能转化在一条直线上,因此想到作点P关于OA的对称点,点Q关于OB的对称点.【典例分析】【典例1-1】基本模型问题:如图,定点A,B位于动点P所在直线l同侧试确定点P的位置,使AP+BP的值最小.解题思路:一找:作点B关于直线l的对称点B',连接AB′,与直线l交于点P;二证:验证当A,P,B'三点共线时,AP+BP取得最小值.三计算.请写出【基本模型】中解题思路“二证”的过程.【典例1-2】模型演变问题:如图,定点A,B位于动点P所在直线l同侧,在直线l上确定点P的位置,使|P A ﹣PB|的值最大.解题思路:一找:连接AB并延长,交直线l于点P;二证:验证当A,B,P三点共线时,|P A﹣PB|取得最大值.三计算.请写出【模型演变】中解题思路“二证”的过程.【典例1-3】模型演变问题:如图,定点A,B位于动点P所在直线l的两侧,试确定点P的位置,使AP+BP 的值最小.解题思路:一找:连接AB交直线l于点P;二证:验证当A,P,B三点共线时,AP+BP取得最小值.三计算.请写出【模型演变】中解题思路“二证”的过程.【典例1-4】模型演变问题:如图,定点A,B位于动点P所在直线l的两侧,试确定点P的位置,使|P A﹣PB|的值最大.解题思路:一找:作点B关于直线l的对称点B',连接AB'并延长,交直线于点P;二证:验证当A,B',P三点共线时,|P A﹣PB|取得最大值.三计算.请写出【模型演变】中解题思路“二证”的过程.【变式1-1】如图,已知菱形ABCD的边长为4,∠ABC=60°,点N为BC的中点,点M是对角线AC上一点,则MB+MN的最小值为.【变式1-2】如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=6,点O是对角线BD的中点,E是AB 边上一点,且AE=1,P是CD边上一点,则|PE﹣PO|的最大值为.【变式1-3】如图,在菱形ABCD中,AB=12,∠DAB=60°,对角线AC,BD交于点O,点E,F分别在BD,AB上,且BF=DE=4.点P为AC上一点,则|PF﹣PE|的最大值为.【变式1-4】结论:如图,抛物线y=ax2﹣bx﹣4与x轴交于,A(﹣1,0),B(4,0)两点,与y轴交于点C,直线l为该抛物线的对称轴,点M为直线l上的一点,则MA+MC 的最小值为.【典例2】模型分析问题:点P是∠AOB内的一定点,点M,N分别为OA,OB上的动点,试确定点M,N 的位置,使△PMN的周长最小.解题思路:一找:分别作点P关于OA,OB的对称点P′,P“,连接P'P“,分别交OA,OB于点M,N;二证:验证当P′,M,N,P″四点共线时,△PMN的周长最小.三计算.注:当三个点均为动点时,先假定一个点为定点,再将其特化为“一定两动“问题请写出【模型分析】中解题思路“二证”的过程.【变式2-1】如图,在四边形ABCD中,∠BAD=121°,∠B=∠D=90°,点M、N分别在BC、CD上,(1)当∠MAN=∠C时,∠AMN+∠ANM=°;(2)当△AMN周长最小时,∠AMN+∠ANM=°.【变式2-2】如图,在边长为2的等边△ABC中,点P,M,N分别是BC,AB,AC上的动点,则△PMN周长的最小值为.【典例3】模型分析问题:点P,Q是∠AOB内部的两定点,点M,N分别是OA,OB上的动点,试确定点M,N的位置,使四边形PMNQ的周长最小.解题思路:一找:作点P关于OA的对称点P',点Q关于OB的对称点Q′,连接P′Q′,分别交OA,OB于点M,N;二证:验证当P′,M,N,Q′四点共线时,四边形PQNM的周长最小.三计算.请写出【模型分析】中解题思路“二证”的过程.【变式3-1】如图,已知正方形ABCD的边长为5,AE=2DF=2,点G,H分别在CD,BC 边上,则四边形EFGH周长的最小值为.【变式3-2】如图,在矩形ABCD中,AB=6,BC=3,点E是AB的中点,若点P,Q分别是边BC,CD上的动点,则四边形AEPQ周长的最小值为.【典例4-1】基本模型问题:如图,点A,B为直线l同侧两定点,M,N为直线l上的动点,且MN的长度为定值,试确定点M,N的位置,使AM+MN+BN的值最小.解题思路:一找:以AM,MN为邻边.构造▱AMNA′,作点A′关于直线l的对称点A“,连接A “B,交直线l于点N,再确定点M;二证:验证当A“,N,B三点共线时,AM+MN+BN的值最小.三计算.请写出【基本模型】中解题思路“二证”的过程.【典例4-2】模型演变问题:如图,直线a∥b,定点A,B分别位于直线a的上方和直线b的下方,M,N分别为直线a,b上的动点,且MN⊥a,试确定点M,N的位置,使AM+MN+BN的值最小.解题思路:一找:以AM,MN为邻边构造▱AMNA′,连接A'B;二证:验证当A',N,B三点共线时,AM+MN+BN的值最小.三计算.请写出【模型演变】中解题思路“二证”的过程.【变式4-1】如图,正方形ABCD内接于⊙O,线段MN在对角线BD上运动,若⊙O的面积为2π,MN=1,则AM+CN的最小值为.【变式4-2】如图,在矩形ABCD中,AB=,BC=1,将△ABD沿射线DB方向平移得到△A'B'D',连接B'C,D'C,求B'C+D'C的最小值.专题12 两之间线段最短求最值(四大类型含将军饮马)(知识解读)【专题说明】“两点之间,线段最短”是初中数学中的基本定理之一,也是人们在生活中认识到的基本事实,而对于数学中的最值问题,学生往往无从下手,其实往往就是这个基本定理的应用。
数学历史名题与中考数学命题(一)——线段最值问题总结【讲座提纲】应群主纪老师的邀请,进行这次的讲座,对于中考数学我其实是外行,因为我主要是教高中数学,初中数学我平时也会偶尔关注一下,对于特等老师们的执着、专业、无私,我是从心里佩服的,他们才是中考数学解题命题专家,他们的讲座给与我很大的启发,学到了很多。
但是我这个外行为什么还进行这次讲座呢?一是在群里学到了很多大神的妙招,我也应该为草根群出自己一份力,提供个人的一些浅薄的想法;二是通过这次讲座跟各位老师学习和交流,提高自己的解题水平;三是通过自己的一些想法,抛砖引玉,希望群里其他真正厉害的高手出来为群里老师们进行指导,形成草根群更加浓厚的学术交流氛围。
在此特别感谢群主和各位群友在草根群一直对我的指导和帮助,谢谢大家!数学历史名题是各文明古国灿烂文化的结晶,有的是数学大师的伟大数学思想的光辉杰作,有的是激励人们为之拼搏奋斗的世界难题。
我们通过数学名题,学习和欣赏数学大师们的别致、独到的构思,新颖、奇巧的方法和精美、漂亮的结论的基础上,启迪我们的思维、开阔我们探索问题的思路、提高解决问题的能力、丰富我们的解题经验。
数学文化现在越来越受到大家的重视,2017年高考考纲正式加入数学文化的内容,中考数学试题中更是很多数学试题是根据数学名题改编或者简化或者直接引用而成,本讲座主要在于探索一些中考几何真题的文化价值和命题背景。
本讲座主要涉及的名题背景有“将军饮马问题”、“阿波罗尼斯圆与胡不归问题”将研究其解法和背景,结合中考真题进行讲解分析,期待引起大家对数学名题的关注和研究!线段的最值问题频频出现在各地中考数学试卷上面,这些问题有大家熟知的“将军饮马问题”及其引申,也有近几年非常热火的“胡不归问题”与“阿波罗尼斯圆问题”,很多老师对它们有所了解,但是却缺乏这方面的总结整理,甚至有“知其然不知其所以然”,因此很有必要对它们作一个梳理,这里我尽可能讲清楚这些问题的来龙去脉,历史渊源,归纳其解法,掌握其思想,对中考数学命题背景作一些浅显的探讨,由于本人水平有限,准备时间仓,可能整理得不够完整,甚至出现错误,望各位批评指正,感激不尽!一将军饮马问题:问题起源:亚历山大城有一位精通物理和数学的学者海伦,一天一位罗马将军专程去拜访他,向他请教一个百思不得其解的问题,军官每天从军营出发先到河边饮马,然后再去河的同侧帐篷休息,应该怎么走最省时?海伦利用光学性质很快就得到了解答,我们知道光在同一种介质里面是沿直线传播的,也就是说是沿最短路径行进的,但是当光从一点射出后不是直线射向另一点,而是经过平面镜反射到另一点的时候,光依旧会沿最短的路径进行。
1 / 14线段最值问题一、将军饮马问题作法图形原理在直线l 上求作点P ,使PA +PB 最小.连接AB ,与l 交点即为P.两点之间,线段最短. PA +PB 最小值即为AB 长.在直线l 上求一点P ,使AP BP +最短将A 对称到'A ,连接'A B ,与l 的交点即为点P两点之间,线段最短.'AP BP A B +=在直线12l l 、上分别求点M N 、,使PMN △周长最小分别将点P 关于两直线对称到'''P P 、,连接'''P P 与两直线交点即为M N 、两点之间,线段最短.'''PM MN PN P P ++=在直线l 1、l 2上分别求点M N 、,使四边形PMNQ 周长最小将P Q 、分别对称到P ′、Q ′,连接''P Q 与直线的交点即为M N 、两点之间,线段最短.''PM MN NQ P Q ++=直线l 1∥l 2,在l 1、l 2上分别求点M N 、,使MN ⊥l 1,且AM +MN +NB 最小.将点A 向下平移MN 的长度 得A ′,连接A ′B ,交l 2于点N ,过点N 作MN⊥l 1于点M.两点之间,线段最短. AM +MN +NB 的最小值为A ′B+MN .2 / 14在直线l 上求两点M N 、(M在左),使得MN =a ,并使AM MN NB ++最短将B 向左平移a 个单位到B ′,对称A 到A′,连接A′B′与l 交点即为M ,右平移a 个单位即为N.两点之间,线段最短.AM MN NB ++的最小值为A′B′+MN .在OA 上求点M ,在OB 上求点B ,使PM+PN 值最小.作点P 关于OA 的对称点P ′,作P ′N ⊥OB 于点N ,交OA 于点M.点到直线,垂线段最短.PA+AB 的最小值为线段P ′N 的长.P ,Q 为OA ,OB 的定点,在OA ,OB 上求作点M ,N ,使PN +NM +MQ 的值最小.作点P 关于OA 的对称点P ′,作点Q 关于OB 的对称点Q ′,连P ′Q′交OA 于点M ,交OB 于点N.两点之间,线段最短. PN +NM +MQ 最小值为线段P′Q′的长.在直线l 上求作点P ,使|PA -PB|的值最小.连AB ,作AB 的垂直平分线与直线l 的交点即为P.垂直平分线上的点到线段两端的距离相等.|PA -PB|最小为0.在直线l 上求作点P ,使|PA -PB|的值最大.作直线AB ,与直线l 的交点即为P.三角形任意两边之差小于第三边. |PA -PB|最大值即为AB 长.在直线l 上求点P ,使AP BP -最大 作点B 关于l 的对称点B ′,作直线'AB ,与l 的交点即为点P .三角形任意两边之差小于第三边. |AP −BP |最大值即为AB′.3 / 14二、垂线段最值问题作法图形原理在直线l 上求作点P ,使线段AP 的值最小. 过点A 作AP ′⊥l于点P ′.连结直线外一点和直线上各点的所有线段中,垂线段最短. AP ′即为最小值.三、轨迹问题问题作法图形原理如图,在Rt△ABC 中,∠ACB=90°,AC=4,BC=6,点D 是边BC 的中点,点E 是边AB 上的任意一点(点E 不与点B 重合),沿DE 翻折△DBE 使点B 落在点F 处,连接AF ,则线段AF 长的最小值是________.由翻折得到,DF=DB=3.所以点F 在以点D 为圆心以3为半径的圆上.连接A 与圆心D ,AD 与圆的交点即为F'所以AF 的最小值是AD-DF'=5-3=2.利用“画圆”来确定动点问题解决最值问题. 如图,E ,F 是正方形ABCD 的边AD 上两个动点,满足AE=DF .连接CF 交BD 于点G ,连接BE 交AG 于点H .若正方形的边长为2,则线段DH 长度的最小值是________.取AB 的中点O ,连接OH 、OD ,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半可得OH=AB=1,利用勾股定理列式求出OD ,然后根据三角形的三边关系可知当O 、D 、H 三点共线求线段的最大值与最小值需要将该条线段转化到一个三角形中,在该三角形中,其他两边是已知的,则所求线段的最大值为其他两线段之和,最小时,DH的长度最小.值为其他两线段之差.4/ 14巩固练习类型一、将军饮马问题1.如图,在Rt△ABC中∠ACB=90°,AC=BC=8,CD=2,点P是AB上的一的动点,求:PC+PD的最小值。
二次函数中线段最值问题二次函数中的线段最值问题(一)例1:已知抛物线经过点A(-1,0)、B(3,0)、C(0,-3),顶点为M。
求抛物线的解析式和对称轴上使得PA+PC最小的点P的坐标。
解:(1)由已知点可列出三个方程:y=a(-1)^2+b(-1)+cy=a(3)^2+b(3)+c3=a(0)^2+b(0)+c化简后可得:y=x^2-2x-32)对称轴为x=1,因此P的横坐标为1.设P的纵坐标为y,则根据距离公式可得:PA+PC=sqrt[(1+1)^2+y^2]+sqrt[(1-0)^2+(y+3)^2]对其求导并令其为0,可得y=-1/2.因此P的坐标为(1,-1/2),PA+PC的最小值为3.练1:如图,直线y=-x+3与x轴、y轴分别交于B、C两点,抛物线y=-x^2+2x+3经过点B、C,与x轴另一交点为A,顶点为D。
在x轴上找一点E,使得EC+ED的值最小,求EC+ED的最小值。
解:(1)由已知点可列出四个方程:y=a(-1)^2+b(-1)+cy=a(3)^2+b(3)+c0=a(1)^2+b(1)+cy=aD^2+bD+c化简后可得:y=-x^2+2x+32)对称轴为x=1,因此D的横坐标为1.设E的横坐标为x,则EC+ED=sqrt[x^2+(3-(-x+3))^2]+sqrt[(1-x)^2+D^2]。
对其求导并令其为0,可得x=1/2.因此E的坐标为(1/2,0),EC+ED的最小值为2sqrt(10)。
练2:如图,抛物线经过点A(-1,0)、B(1,0)、C (0,-3),顶点为D。
点M是对称轴上的一个动点,当△ACM的周长最小时,求点M的坐标。
解:(1)由已知点可列出三个方程:y=a(-1)^2+b(-1)+cy=a(1)^2+b(1)+c3=aD^2+bD+c化简后可得:y=x^2-2x-32)设M的横坐标为x,则△ACM的周长为AC+CM+MA=sqrt[(x+1)^2+9]+2sqrt[(x-D)^2+1]。
重点辅导Җ㊀北京㊀陶㊀军(特级教师)㊀㊀立体几何中的最值问题是高中数学的难点,这类问题包括求长度㊁角度㊁面积和体积等最值,而有关线段长度的最值问题是最基本的问题,求解这类问题的通法是几何法和向量法,本文进行例析.例1㊀如图1所示,在棱长为2的正方体A B C D GA 1B 1C 1D 1中,E ,F 分别为B C ,C C 1的中点,点P 是侧面B C C 1B 1上一点,A 1P ʊ平面A E F ,则线段A 1P 长度的最小值是.图1分析1㊀因为点A 1是定点,欲求线段A 1P 长度的最小值,所以需确定动点P 的位置.因为直线A 1P 绕点A 1转动时总和平面A E F 保持平行,所以动直线A 1P 形成的平面与侧面B C C 1B 1相交,点P 就在它们的交线l 上.因为交线l 平行于平面A E F ,侧面B C C 1B 1与平面A E F 的交线是E F ,所以l ʊE F .怎样找到交线l 的位置呢?只需先找到点P ,它是侧面B C C 1B 1上的一个点.考虑到E 为B C 的中点,取B 1C 1的中点P 1,可知A 1P 1ʊA E ,则A 1P 1ʊ平面A E F ,而过点P 1且与E F 平行的直线是唯一的,就是交线l ,显然l 过线段B 1B 的中点P 2,点P 的轨迹是线段P 1P 2,所以求线段A 1P 长度的最小值转化为求点A 1到P 1P 2的距离.解法1(几何法)㊀如图2所示,取B 1C 1的中点P 1,因为P 1E ʊA 1A ,且P 1E =A 1A ,所以四边形P 1E A A 1是平行四边形,所以A 1P 1ʊA E .取线段B 1B 的中点P 2,则P 1P 2ʊF E ,又因为A E 与E F 相交于点E ,所以平面A 1P 1P 2ʊ平面A E F ,由于点P 在平面A 1P 1P 2上,又在侧面B C C 1B 1上,故点P 的轨迹是线段P 1P 2.在等腰әA 1P 1P 2中,A 1P 1=A 1P 2=5,P 1P 2=2.取P 1P 2的中点M ,则A 1M ʅP 1P 2,于是A 1M =A 1P 21-P 1M 2=322,所以线段A 1P 长度的最小值是322.图2分析2㊀因为点A 1是定点,线段A 1P 的长度由动点P 的位置决定,确定点P 的位置可以引入坐标,为此考虑建立适当的空间直角坐标系,设出动点P 的坐标,列出长度的表达式,借助函数的思想求A 1P 的最小值.解法2(向量法)㊀如图3所示,以点D 为原点,D A ,D C ,D D 1分别为x ,y ,z 轴建立空间直角坐标系,则A 1(2,0,2),因为点P 是侧面B C C 1B 1上一点,可设点P 的坐标(x ,2,z )(0ɤx ɤ2,0ɤz ɤ2),故|A 1P ң|(x -2)2+4+(z -2)2.图3设平面A E F 的法向量n =(x 0,y 0,z 0),因为A (2,0,0),E (1,2,0),F (0,2,1),A E ң=(-1,2,0),E F ң=(-1,0,1),所以n A E ң=-x 0+2y 0=0,n E F ң=-x 0+z 0=0.{令y 0=1,则x 0=z 0=2,n =(2,1,2).因为A 1P ʊ平面A E F ,所以n 与A 1P ң=(x -2,2,z -2)垂直,故n A 1P ң=2(x -2)+2+2(z -2)=0,化简得x +z =3,因为0ɤz ɤ2,所以0ɤ3-x ɤ2,且0ɤx ɤ2,解得1ɤx ɤ2.把z =3-x 代入|A 1P ң|的表31重点辅导达式,整理得|A 1P ң|=2(x -32)2+92,x ɪ[1,2],故当x =32时,|A 1P ң|取得最小值322.例2㊀如图4所示,在棱长为2的正方体A B C D GA 1B 1C 1D 1中,E 为B C 的中点,点P 在线段D 1E 上,点P 到直线C C 1的距离的最小值为.图4分析1㊀求点P 到直线C C 1的距离的最小值,就是找点P 到直线C C 1的垂线段P Q 长度的最小值.求线段P Q 的长度涉及空间上两个动点长度的距离问题,不易处理.注意到C C 1ʅ平面A B C D ,P Q ʅC C 1,则P Q ʊ平面A B C D .因此,我们可以把P Q 正投影在平面A B C D 上,点P 在平面A B C D 上的正投影H 落在线段D E 上,点Q 在平面A B C D 上的正投影是点C ,于是P Q =H C ,求P Q 的最小值转化为在平面A B C D 上求定点C 与线段D E 上的动点H 之间距离的最小值,就是求定点C 到D E 的距离.解法1(几何法)㊀如图5所示,过点P 作P Q ʅC C 1,Q 为垂足,因为C C 1ʅ平面A B CD ,所以P Q ʊ平面A B C D ,过点P 作PH ʅDE ,H 为垂足,则PH ʅ平面A B C D ,所以PH ʊQ C ,且P Q ʊH C ,Q C ʅH C ,故四边形P Q C H 是矩形,P Q =H C ,在R t әC D E 中,当C H ʅD E 时,C H 长度最小,因为C E =1,C D =2,D E =5,所以C H =1ˑ25=255,故点P 到直线C C 1的距离的最小值为255.图5分析2㊀设点P 到直线C C 1的距离为P Q ,因为P ,Q 分别在线段D 1E 和C C 1上,故可以引入两个变量控制点P ,Q 的位置.设E P ң=λE D 1ң(0ɤλɤ1),C Q ң=μC C 1ң(0ɤμɤ1),根据正方体的特殊性建立适当的空间直角坐标系,利用向量的坐标运算推出点P ,Q 的坐标,进而用λ,μ表示P Q ң,利用P Q ң C C 1ң=0找出λ,μ的关系式,代入P Q 长度的表达式,转化为一元函数求最值.解法2(向量法)㊀如图6所示,以D 为原点,D A ,D C ,D D 1分别为x ,y ,z 轴建立空间直角坐标系,则D 1(0,0,2),E (1,2,0),C 1(0,2,2),C (0,2,0),E D 1ң=(-1,-2,2),由于点P 在线段D 1E 上,可设E P ң=λE D 1ң(0ɤλɤ1),即E P ң=(-λ,-2λ,2λ),由此得点P 的坐标为(,,).图6过点P 作P Q 垂直于C C 1,Q 为垂足,设点Q 的坐标(0,2,m ),P Q ң=(λ-1,2λ,m -2λ),C C 1ң=(0,0,2),因为P Q ңʅC C 1ң,所以P Q ң C C 1ң=0,即2(m -2λ)=0,m =2λ,P Q ң=(λ-1,2λ,0),|P Q ң|=(λ-1)2+(2λ)2+02=5(λ-15)2+45,λɪ[0,1].当λ=15,P Q 取得最小值255.综上所述,利用几何法求线段长度的最值,要点是先用立体几何知识确定动点的轨迹,再用平面几何知识求最值;利用向量法求线段长度的最值,要点是建立适当的坐标系,设出动点坐标,建立线段长度的表达式,借助向量知识把题目中的几何条件合理转化为代数条件,找到动点坐标的关系,把线段长度的表达式转化为一元函数,用函数的思想求最值.(作者单位:北京市怀柔区第一中学)41。
线段最值问题解法汇编一、定点到定点⇒连线段点P在直线l上,AP+BP何时最小?二、定点到定线⇒作垂线点P在直线l上,AP何时最小?三、定点到定圆⇒连心线点P在圆O上,AP何时最小?线段最值问题一般转化为上述三个问题.例题赏析:1.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.思路:把点P分别沿OA、OB翻折得P1、P2,周长即为P1M+MN+P2N,转化为求P1、P2两点之间最小值,得△PMN最小值为P1P2=OP=6.2.如图,在锐角△ABC中,AB=4,∠BAC=45°,∠BAC的平分线交BC 于点D,M、N分别是AD和AB上的动点,则BM+MN的最小值是.思路:点N沿AD翻折至AC上,BM+MN=BM+MN',转化为求点B到直线AC的连线最小值,即BN'⊥AC时,最小值为2√2.3.如图,矩形ABCD中,AB=2,BC=3,以A为圆心、1为半径画圆,E是⊙A上一动点,F是BC上的一动点,则FE+FD的最小值是.思路:点D沿BC翻折至D',DF+EF=D'F+EF,转化为求点D'到圆A上各点的最小距离,易求D'E=4.4.在菱形ABCD中,对角线AC=8,BD=6,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 .思路:点E沿AC翻折,转化为点到点的距离.(将军饮马问题实质就是通过翻折转化为定点到定点的问题)5.如图,∠MON=90°,矩形ABCD的顶点A、B分别在边OM,ON 上,当B在边ON上运动时,A随之在边OM上运动,矩形ABCD 的形状保持不变,其中AB=2,BC=1,运动过程中,点D到点O的最大距离为 .思路:取AB中点E,连接DE、OE,由两点间线段最短,得OD≤OE+DE,最大为1+√2.6.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=5,BC=3,P是AB边上的动点(不与点B重合),将△BCP沿CP所在的直线翻折,得到△B′CP,连接B′A,则B′A长度的最小值是.思路:B'点运动路径为以C为圆心,BC为半径的圆弧,转化为点到圆的最短距离AC-B'C=1.7.在⊙O中,圆的半径为6,∠B=30°,AC是⊙O的切线,则CD的最小值是 .思路:D是定点,C是直线AC上的动点,转化为求点到线的最短距离.8.在△ABC中,AB=AC=5,cos∠ABC=3/5,将△ABC绕点C顺时针旋转,得到△A'B'C,点E是BC上的中点,点F为线段AB上的动点,在△A'B'C绕点C顺时针旋转过程中,点F的对应点是F',求线段EF'长度的最大值与最小值的差.思路:先确定线段A'B'的运动轨迹是圆环,外圆半径为BC,内圆半径为AB边上的高,F'是A'B'上任意一点,因此F'的运动轨迹是圆环内的任意一点,由此转化为点E到圆环的最短和最长距离.E到圆环的最短距离为EF2=CF2-CE=4.8-3=1.8,E到圆环的最长距离为EF1=EC+CF1=3+6=9,其差为7.2.问:何时需要作辅助线翻折其中的定点(定线或定圆)?答:当动点所在直线不在定点(定线或定圆)之间时,需把定点(定线或定圆)沿动点所在直线翻折以使定点(定线或定圆)处于动点所在直线的两侧,从而便于连接相关线段或作垂线与动点所在直线找到交点.如上述例3,动点F所在直线不在定圆A和定点D之间,因而需把D点沿BC翻折至D',即可转化为定点D'到定圆A的最短距离,另外亦可把圆A沿BC翻折至另一侧,同样可以转化为定点D到定圆A'的最短距离,如下图.关键方法:动中求定,动点化定线;以定制动,定点翻两边. (1)动中求定,动点化定线:如例7、例8、例10,动点所在路径未画出时需先画出动点所在轨迹,一般动点所在轨迹为线或圆. (2)以定制动,定点翻两边:如例1、例2、例3、例5,定点(线或圆)在动点所在直线同侧时需翻折至两侧,转化为上述三种关系.。
(完整版)正弦函数的线段最值问题
正弦函数是一种常见的数学函数,对于信号处理、电路设计等领域具有重要的应用。
在研究正弦函数时,我们经常需要计算给定区间上的线段最值,即在该区间内,正弦函数的最大值和最小值是多少。
要解决正弦函数的线段最值问题,我们可以遵循以下步骤:
步骤一:确定区间
首先,我们需要确定给定的区间。
通常情况下,我们会给定一个有限的区间,比如[-π, π]或[0, 2π]。
根据具体情况,我们可以选择合适的区间进行计算。
步骤二:计算最值
通过使用正弦函数的图像或函数表达式,我们可以计算出在给定区间上的最大值和最小值。
对于正弦函数,最大值是1,最小值是-1。
因此,在给定区间上,正弦函数的最大值就是1,最小值就是-1。
这是因为正弦函数
的取值范围是[-1, 1]。
步骤三:应用结果
得到最值之后,我们可以根据具体需求来应用这些结果。
比如,在信号处理中,我们可以利用正弦函数的最大值来确定信号的幅度
范围;在电路设计中,我们可以利用正弦函数的最小值来确定电路
的最低功耗。
总结起来,我们可以通过以下步骤来解决正弦函数的线段最值
问题:
1. 确定给定的区间;
2. 通过计算正弦函数的最大值和最小值,得到线段上的最值;
3. 根据具体需求应用最值的结果。
希望以上内容能够帮助你理解正弦函数的线段最值问题。
如果
还有其他问题,请随时提问。
初中数学线段最值问题解题技巧(最新版4篇)目录(篇1)1.线段最值问题的定义和特点2.解题思路和方法3.具体解题步骤和技巧正文(篇1)一、线段最值问题的定义和特点线段最值问题是指在已知线段长度范围内,求取最大或最小值的问题。
此类问题在数学中较为常见,尤其是在几何学和代数中的应用广泛。
其特点在于,通常需要结合线段长度、角度、边长等几何要素进行求解。
二、解题思路和方法1.转化:将问题转化为具体几何模型或代数方程。
2.寻找最大值点:通过观察线段或几何图形,找到最大值点。
3.应用数学知识:利用数学知识求解最大值,如三角函数、勾股定理等。
4.运用数学公式:运用特定数学公式,如辅助线公式、几何倍增等,来寻找最大值。
三、具体解题步骤和技巧1.分析问题:首先需要认真阅读问题,理解问题的要求。
2.构建模型:根据问题建立几何模型或代数方程。
3.寻找最大值点:根据题目中的条件,找到最大值点。
这可能需要对几何图形或代数方程进行深入分析。
4.应用数学知识:使用所学的数学知识求解最大值,例如:三角函数、勾股定理等。
5.验证结果:验证所求得的解是否符合题目要求,必要时进行修正。
总之,解决线段最值问题需要灵活运用数学知识,同时注意分析问题、建立模型、寻找最大值点和应用数学知识等多个步骤。
目录(篇2)一、初中数学线段最值问题解题技巧概述1.解题技巧简介2.解题技巧的应用范围和优势3.解题技巧的适用条件和限制二、初中数学线段最值问题解题技巧详解1.寻找临界点法2.构造辅助线法3.转化角度法4.函数思想法三、初中数学线段最值问题解题技巧的实际应用案例1.题目类型:线段和的最值问题2.题目类型:线段长的最值问题3.题目类型:线段差的的最值问题4.题目类型:三角形中的最值问题正文(篇2)初中数学线段最值问题解题技巧是解决线段相关问题的有效工具。
它通过寻找临界点、构造辅助线、转化角度以及运用函数思想等方法,将复杂的问题简单化,从而快速准确地求解。
动点问题——线段最值动点问题中,经常要求线段的最值。
首先要弄清动点的运动轨迹,从哪里到哪里,是直线还是曲线,有没有特殊位置;然后根据图形特征找解决问题途径。
一般来说,能找到图中求最值的位置,就按特殊位置的特征求最值;若找不到图中最值的特殊位置,最好建立函数,用函数思想解决最值问题。
一、找到特殊位置,求线段最值(或动点路程)1、(2019泰安)如图,矩形ABCD 中,AB =4,AD =2,E 为AB 的中点,F 为EC 上一动点,P 为DF 中点,连接PB ,则PB 的最小值是。
分析:取DE ,DC 中点分别为M ,N .点F 从E 运动到点C ,则点P 从点M 运动到点N .根据“垂线段最短”,当BP 垂直于MN 时,PB 最小。
作BH ⊥MN 垂足为H .当点P 与点H 重合时,PB 最小。
PB =BH∠CEB =∠EBH =045 122PB DE =+ 12222=⨯+ 22=说明:从起点到终点,先找出点P 的运动轨迹,再分析最值。
2、(2019宿迁)如图,正方形ABCD 的边长为4,E 为BC 上一点,且BE =1,F 为AB 边上的一个动点,连接EF ,以EF 为边向右侧作等边三角形EFG ,连接CG ,则CG 的最小值为 分析:点F 在起点B 处时,作等边'EBB ∆,连接'B G ,得射线''B F ,点G 在其上运动。
∵ 'BE B E =,'''BEB B EF FEG B EF ∠+∠=∠+∠,EF EG =∴△EBF ≌△'EB G∴∠'GB E =∠FBE =090. 当点'B 在EF 上时,CG ⊥'B G ,CG 最小。
(根据“垂线段最短”) 35122CG =+= 3、(2019桂林)如图,在矩形ABCD 中,AB =3,AD =3,点P 是AD 边上的一个动点,连接BP ,作点A 关于直线BP 的对称点1A ,连接1A C ,设1A C 的中点为Q ,当点P 从点A 出发,沿边AD 运动到点D 时停止运动,点Q 的运动路径长为。
由此派生:③[定点到定点]:三角形两边之和大于第三边;④[定线到定线]:平行线之间,垂线段最短;⑤[定点到定圆]:点圆之间,点心线截距最短(长);⑥[定线到定圆]:线圆之间,心垂线截距最短;⑦[定圆到定圆]:圆圆之间,连心线截距最短(长)。
举例证明:[定点到定圆]:点圆之间,点心线截距最短(长)。
,P是⊙O上一点,求AP简析:E是定点,F'是动点,要确定F'点的运动路径。
先确定线段A'B'的运动轨迹是,内圆半径为AB边上的高,F'是A'B'上任意一点,因此F到圆环的最短和最长路径。
E到圆环的最短距离为=EC+CF=3+6=9,其差为简析:动线段(或定点)应居于动点轨迹的两侧,本题的三条动线段在OA、OB的内侧。
所以本题的关键是动线段PM、MN、PN转化为连接两点之间的路径折得P1、P2,△PMN的周长转化为点P1、P2之间的路径,从而转化为求小值为线段P1P2=OP=6。
例5.如图,在锐角△ABC中,ABN分别是AD和AB上的动点,则简析:本题的问题也在于动线段BM、MN居于动点轨迹AD的同侧,同样把点N沿AD翻折至AC上,BM+MN=BM+MN',转化为求点B到直线AC的最短路径,即BN'⊥AC 时,最小值为2√2。
【平移变换类】典型问题:“造桥选址”。
例6.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。
AB C D N M【通过做对称求出最小值】1、在边长为2cm 的正方形ABCD 中,点Q 为BC 边的中点, 点P 为对角线AC 上一动点,连接PB 、PQ ,则△PBQ 周长的 最小值为 cm .2、如图所示,正方形ABCD 的面积为12,△ABE 是等边三角形,点E 在正方形ABCD 内,在对角线AC 上有一点P ,使PD +PE 的和最小,则这个最小值为________3、已知四边形ABCD 为菱形,∠BAD =60°,E 为AD 中点,AB =6㎝, P 为AC 上任一点.求PE+PD 的最小值是 .【变式】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 .【模拟练习】1、如图,在锐角△ABC 中,AB=4,∠BAC=45°,∠BAC 的平分线交BC 于点D ,M 、N 分别是AD 和AB 上的动点,则BM+MN 的最小值是 .第1题2、如图,在五边形ABCDE 中,∠BAE =120°,∠B =∠E =90°,AB =BC =1,AE =DE =2,在BC 、DE 上分别找一点M 、N ,使△AMN 的周长最小,则△AMN 的最小周长为__________3、如图6,AB 是⊙O 的直径,AB =8,点M 在⊙O 上,∠MAB =20°,N 是弧MB 的中点,P 是直径AB 上的一动点,若MN =1,则△PMN 周长的最小值为__________4、如图,点P 是∠AOB 内任意一点,OP=5cm ,点M 和点N 分别是射线OA 和射线OB 上的动点,△PMN 周长的最小值是5cm ,则∠AOB 的度数是( )A .25°B .30°C .35°D .40°5、菱形ABCD 在平面直角坐标系中的位置如图所示,顶点B (2,0),∠DOB=60°,点P 是对角线OC 上一个动点,E (0,﹣1),当EP+BP 最短时,点P 的坐标为 .6、如图,在边长为2的等边△ABC 中,D 为BC 的中点,E 是AC 边上一点,则BE+DE 的最小值为___________BADE MCN第2题7、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 的周长取最小值时,四边形PMON的面积为.8、如图,∠AOB=30°,点M、N分别在边OA、OB上,且OM=1,ON=3,点P、Q分别在边OB、OA上,则MP+PQ+QN的最小值是_________9、如图,矩形ABCD中,AB=2,BC=3,以A为圆心,1为半径画圆,E是⊙A上一动点,P是BC 上的一动点,则PE+PD的最小值是.【通过三角形三边关系或圆求最值】1、如图,∠MON=90°,矩形ABCD的顶点A、B分别在边OM,ON上,当B在边ON上运动时,A 随之在边OM上运动,矩形ABCD的形状保持不变,其中AB=2,BC=1,运动过程中,点D到点O 的最大距离为_________2、如图,∠MON=90°,边长为2的等边三角形ABC 的顶点A 、B 分别在边OM ,ON 上当B 在边ON 上运动时,A 随之在边OM 上运动,等边三角形的形状保持不变,运动过程中,点C 到点O 的最大距离为_______3、如图,正方形ABCD 中,AB=2,动点E 从点A 出发向点D 运动,同时动点F 从点D 出发向点C 运动,点E 、F 运动的速度相同,当它们到达各自终点时停止运动,运动过程中线段AF 、BE 相交于点P ,M 是线段BC 上任意一点,则MD+MP 的最小值为 .4、如图,在平行四边形ABCD 中,∠BCD=30°,BC =4,CD=33,M 是AD 边的中点,N 是AB 边上的一动点,将△AMN 沿MN 所在直线翻折得到△A′MN ,连接A′C ,则A′C 长度的最小值是__________.5、如图,在矩形ABCD 中,AB=4,AD=6,E 是AB 边的中点,F 是线段BC 边上的动点,将△EBF 沿EF 所在直线折叠得到△EB ’F ,连接B ’D ,则B ’D 的最小值是____________6、如图,在△ABC 中,∠ACB=90°,AB=5,BC=3,P 是AB 边上的动点(不与点B 重合),将△BCP 沿CP 所在的直线翻折,得到△B′CP ,连接B′A ,则B′A 长度的最小值是 .【通过点到直线距离,垂线段最短求最小值】1、已知点D 与点A (8,0),B (0,6),C (a ,﹣a )是一平行四边形的四个顶点,则CD 长的最小值为___________2、如图,已知直线343-=x y 与x 轴、y 轴分别交于A 、B 两点,P 是以C (0,1)为圆心,1为半径的圆上一动点,连结PA 、PB .则△PAB 面积的最大值是( )A .8B .12C .221 D .217 3、如图,在平面直角坐标系xOy 中,直线AB 经过点A (-4,0)、B (0,4),⊙O 的半径为1(O为坐标原点),点P 在直线AB 上,过点P 作⊙O 的一条切线PQ ,Q 为切点,则切线长PQ 的最小值为( )A.15B. 3C.7D.224、如图,在△ABC 中,AB = 10,AC = 8,BC = 6,经过点C 且与AB 相切的动圆与CB 、CA 分别相交于点E 、F ,则线段EF 长度的最小值是 ( )A .24B .4.75C .4.8D .5B E【将图形展开后求线段最短】1、如图,圆柱形玻璃杯高为12cm 、底面周长为18cm ,在杯内离杯底4cm 的点C 处有一滴蜂蜜,此时一只蚂蚁正好在杯外壁,离杯上沿4cm 与蜂蜜相对的点A 处,则蚂蚁到达蜂蜜的最短距离为___________cm【高中基本不等式】1、张华在一次数学活动中,利用“在面积一定的矩形中,正方形的周长最短”的结论,推导出“式子1x x+(x >0)的最小值是2”.其推导方法如下:在面积是1的矩形中设矩形的一边长为x ,则另一边长是1x ,矩形的周长是2(1x x+);当矩形成为正方形时,就有x=1x (x >0),解得x=1,这时矩形的周长2(1x x +)=4最小,因此1x x +(x >0)的最小值是2.模仿张华的推导,你求得式子2x 9x+(x>0)的最小值是___________【其它】1、如图,已知直线l 与⊙O 相离,OA ⊥l 于点A ,OA=5,OA与⊙O 相交于点P ,AB 与⊙O 相切于点B ,BP 的延长线交直线l 于点C ,若在⊙O 上存在点Q ,使△QAC 是以AC 为底边的等腰三角形,则⊙O 的半径的最小值是()2、如图,正方形ABCD 的边长为1,中心为点O ,有一边长大小不定的正六边形EFGHIJ 绕点O 可任意旋转,在旋转过程中,这个正六边形始终在正方形ABCD 内(包括正方形的边),当这个六边形的边长最大时,AE 的最小值为____________3、如图,AB=10,C是线段AB上一点,分别以AC、CB为边在AB的同侧作等边△ACP和等边△CBQ,连结PQ,则PQ的最小值是()A.5B.6C.3D.44、如图,点A,B的坐标分别为(1,4)和(4,4),抛物线y=a(x﹣m)2+n的顶点在线段AB上运动,与x轴交于C、D两点(C在D的左侧),点C的横坐标最小值为﹣3,则点D的横坐标最大值为.5、如图,△ABC、△EFG均是边长为2的等边三角形,点D是边BC、EF的中点,直线AG、FC相交于点M.当△EFG绕点D旋转时,线段BM长的最小值是()A.32-B.13+C.2D.13-6、在平面直角坐标系xOy中,以原点O为圆心的圆过点A(13,0),若直线y=kx-3k+4与⊙O交于B,C两点,则弦BC的长的最小值为_______.7、在⊙O中,圆的半径为6,∠B=30°,AC是⊙O的切线,则CD的最小值是()A.1 B.3C.D.28、如图,已知A 、B 两点的坐标分别为(2,0)、(0,2),⊙C 的圆心坐标为(﹣1,0),半径为1.若D 是⊙C 上的一个动点,线段DA 与y 轴交于点E ,则△ABE 面积的最小值是() A .2B . 1C .D .9、如图,AB 是⊙O 的一条弦,点C 是⊙O 上一动点,且∠ACB=30°,点E 、F 分别是AC 、BC 的中点,直线EF 与⊙O 交于G 、H 两点.若⊙O 的半径为7,则GE+FH 的最大值为.第7题 第8题 第9题【构造三角形】1、如图,一条笔直的公路l 穿过草原,公路边有一消防站A ,距离公路5千米的地方有一居民点B ,A 、B 的直线距离是13千米.一天,居民点B 着火,消防员受命欲前往救火,若消防车在公路上的最快速度是80千米/小时,而在草地上的最快速度是40千米/小时,则消防车在出发后最快经 小时可到达居民点B .(友情提醒:消防车可从公路的任意位置进入草地行驶.)2、如图,菱形ABCD 的对角线AC 上有一动点P ,BC =6,∠ABC =150°,则线段AP +BP +PD 的最小值为3、问题情境:如图1,P 是⊙O 外的一点,直线PO 分别交⊙O 于点A 、B ,则PA是点P 到⊙O 上的点的最短距离. 探究:请您结合图2给予证明; 归纳:圆外一点到圆上各点的最短距离是:这点到连接这点与圆心连线与圆交点之间的距离. 图中有圆,直接运用:如图3,在Rt △ABC 中,∠ACB=90°,AC=BC=2,以BC 为直径的半圆交AB 于D ,P 是弧CD 上的一个动点,连接AP ,则AP 的最小值是 .AD P(第2题)图中无圆,构造运用:如图4,在边长为2的菱形ABCD 中,∠A=60°,M 是AD 边的中点,N 是AB 边上一动点,将△AMN 沿MN 所在的直线翻折得到△A′MN ,连接A′C ,请求出A′C 长度的最小值.解:由折叠知A′M=AM ,又M 是AD 的中点,可得MA=MA'=MD ,故点A'在以AD 为直径的圆上.如图8,以点M 为圆心,MA 为半径画⊙M ,过M 作MH ⊥CD ,垂足为H ,(请继续完成下列解题过程)迁移拓展,深化运用:如图6,E ,F 是正方形ABCD 的边AD 上两个动点,满足AE=DF .连接CF 交BD 于点G ,连接BE 交AG 于点H .若正方形的边长为2,则线段DH 长度的最小值是 .2、如图,在△ABC 中,AB =13,BC =14,AC =15.(1)探究:如图1,作AH ⊥BC 于点H ,则AH = ,△ABC 的面积ABC S △= .(2)拓展:如图2,点D 在边AC 上(可与点A ,C 重合),分别过点A 、C 作直线BD 的垂线,垂足为E ,F ,设BD =x ,AE +CF =y .①求y 与x 的函数关系式,并求y 的最大值和最小值;②对给定的一个x 值,有时只能确定唯一的点D ,请求出这样的x 的取值范围.ABCABC D FE图1图23、如图,等腰梯形ABCD中,AD∥BC,∠B=45°,P是BC边上一点,△PAD的面积为,设AB=x,AD=y(1)求y与x的函数关系式;(2)若∠APD=45°,当y=1时,求PB•PC的值;(3)若∠APD=90°,求y的最小值.4、图1,图2为同一长方体房间的示意图,图2为该长方体的表面展开图.(1)蜘蛛在顶点A'处①苍蝇在顶点B处时,试在图1中画出蜘蛛为捉住苍蝇,沿墙面爬行的最近路线;②苍蝇在顶点C处时,图2中画出了蜘蛛捉住苍蝇的两条路线,往天花板ABCD爬行的最近路线A'GC和往墙面BB'C'C爬行的最近路线A'HC,试通过计算判断哪条路线更近?(2)在图3中,半径为10dm的⊙M与D'C'相切,圆心M到边CC'的距离为15dm,蜘蛛P在线段AB上,苍蝇Q在⊙M的圆周上,线段PQ为蜘蛛爬行路线。