初中数学《最值问题》典型例题
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中考数学最值问题总结考查知识点:1、“两点之间线段最短”,“垂线段最短”,“点关于线对称”,“线段的平移”。
(2、代数计算最值问题 3、二次函数中最值问题)问题原型:饮马问题 造桥选址问题 (完全平方公式 配方求多项式取值 二次函数顶点)出题背景变式:角、三角形、菱形、矩形、正方形、梯形、圆、坐标轴、抛物线等。
解题总思路:找点关于线的对称点实现“折”转“直” 几何基本模型:条件:如下左图,A 、B 是直线l 同旁的两个定点.问题:在直线l 上确定一点P ,使PA PB+的值最小.方法:作点A 关于直线l 的对称点A ',连结A B '交l 于点P ,则PA PB A B '+=的值最小例1、如图,四边形ABCD 是正方形,△ABE 是等边三角形,M 为对角线BD (不含B 点)上任意一点,将BM 绕点B 逆时针旋转60°得到BN ,连接EN 、AM 、CM .A B A '′P l(1)求证:△AMB≌△ENB;(2)①当M点在何处时,AM+CM的值最小;②当M点在何处时,AM+BM+CM的值最小,并说明理由;(3)当AM+BM+CM的最小值为时,求正方形的边长。
例2、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3、如图1,四边形AEFG与ABCD都是正方形,它们的边长分别为a,b(b≥2a),且点F在AD上(以下问题的结果可用a,b表示)(1)求S△DBF;(2) 把正方形AEFG绕点A逆时针方向旋转450得图2,求图2中的S△DBF;(3) 把正方形AEFG绕点A旋转任意角度,在旋转过程中,S△DBF是否存在最大值,最小值?如果存在,试求出最大值、最小值;如果不存在,请说明理由。
加权费马点
【例题精讲】
例1、在△ABC中,BC=4.AC=3√2,∠ACB=45°,P为三角形ABC内部一点,求AP+BP+√2PC的最小值
解析提示:
总结:
例2、(1)问题提出:如图1,已知等边△ABC的边长为2,D为BC的中点,P是AD上一动点,则BP+AP 的最小值为.
(2)问题探究:如图2,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,∠ABC=30°,AC=,在三角形内有一点P满足∠APB=∠BPC=120°,求PA+PB+PC的值.
(3)问题解决:如图3,某地在脱贫攻坚乡村振兴中因地制宜建造了3个特色农产品种植基地A,B,C.现需根据产品中转点P修建通往种植基地A,B,C的道路PA,PB,PC,方便农产品的储藏运输,根据地质设计,PB路段每米造价是PA的倍,PC路段每米造价是PA的2倍.已知AB=BC=2000米,∠ABC=30°,要使修建3条道路费用最小,即求PA+PB+2PC的最小值.
解析提示:
总结:
针对训练
1、在等边三角形ABC中,边长为4,P为三角形ABC内部一点,求AP+BP+√2PC的最小值
2、如图,在△ABC中,∠ACB=30°,BC=6,AC=5,在△ABC内部有一点P,连接PA、PB、PC。
求:(1)PA+PB+PC的最小值;
(2)PA+PB+√2PC的最小值;
(3)PA+PB+√3PC的最小值;
(4)PA+2PB+√3PC的最小值;
(5)2PA+PB+√3PC的最小值;
(6)3PA+4PB+5PC的最小值;。
动点最值问题永远都是中考最难的压轴类题目,很多同学都反应不知道该怎么下手寻找思路。
其实这类题目的题型有限,全部总结归纳就是这19种,希望同学们对每一种都能掌握技巧,再遇见类似的就能及时找到思路。
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1、将军饮马模型(对称点模型)
2、利用三角形两边差求最值
3、手拉手全等取最值
4、手拉手相似取最值
5、平移构造平行四边形求最小
6、两点对称勺子型连接两端求最小
7、两点对称折线连两端求最小
8、时钟模型,中点两定边求最小值
9、时钟模型,相似两定边求最小值
10、转化构造两定边求最值
11、面积转化法求最值
12、相似转化法求最值
13、相似系数化一法求最值
14、三角函数化一求最值
15、轨迹最值
16、三动点的垂直三角形
17、旋转最值
18、隐圆最值-定角动弦
19、隐圆最值-动角定弦。
旋转型相对运动最值处理【例题精讲】例1、如图,在矩形ABCD中,AB=4,AD=3,AC,BD交于点O.以点B为中心,顺时针旋转矩形ABCD,得到矩形BEFG,点A,D,C的对应点分别为G,F,E,连接OG,OF,则在旋转过程中△OGF的面积最大值为.解析提示:矩形BEFG不动,转动矩形ABCD总结:例1、如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=3,把矩形ABCD绕点B顺时针旋转α(0°≤α≤360°)得到矩形BEFG,点A、D、C的对应点分别为E、F、G.(1)当点E落在线段DC上时,求DE的长;(2)当α为何值时,GA=GD?(3)设矩形ABCD的对角线AC、BD相交于点P,连接PE,PF,求△PEF的面积的取值范围.解析提示:矩形BEFG不动,转动矩形ABCD总结:针对训练1、如图1,在△ABC中,AB=AC=2,∠BAC=120°,点D、E分别是AC、BC的中点,连接DE.定理:在直角三角形中,如果一个锐角等于30°,那么它所对的直角边等于斜边的一半.探索发现:图1中,的值为;的值为.(2)拓展探究若将△CDE绕点C逆时针方向旋转一周,在旋转过程中的大小有无变化?请仅就图2的情形给出证明.(3)问题解决当△CDE旋转至A,D,E三点共线时,直接写出线段BE的长.绕点C按顺时针方向旋转,记旋转角为α.(1)问题发现:①当α=0°时,=;②当α=180°时,=.(2)拓展探究:试判断:当0°≤α<360°,的大小有无变化?请就图2的情形给出证明.(3)问题解决:若BC=,当△EDC旋转至A、D、E三点共线时,请求出线段BD的长.EDC绕点C顺时针方向旋转,记旋转角为α.(1)问题发现当α=0°时,=.(2)拓展探究试判断:当0°≤α<360°时,的大小有无变化?请仅就图②的情况给出证明.(3)问题解决当△EDC旋转至A,D,E三点共线时,如图③,图④,直接写出线段AE的长.4、在平面直角坐标系中,四边形AOBC是矩形,点O(0,0),点A(5,0),点B(0,3).以点A为中心,顺时针旋转矩形AOBC,得到矩形ADEF,点O,B,C的对应点分别为D,E,F.(Ⅰ)如图①,当点D落在BC边上时,求点D的坐标;(Ⅱ)如图②,当点D落在线段BE上时,AD与BC交于点H.①求证△ADB≌△AOB;②求点H的坐标.(Ⅲ)记K为矩形AOBC对角线的交点,S为△KDE的面积,求S的取值范围(直接写出结果即可).。
初中含参二次函数的最值问题二次函数在数学中是一种比较常见的函数形式,也是我们初中阶段需要掌握的重要知识点之一。
其中,最值问题是二次函数题目中比较典型和常见的一类问题。
在这篇文章中,我将通过一些例题和解题思路的介绍,来帮助大家更好地理解含参二次函数的最值问题。
1. 带参数二次函数的最值问题下面是一个含参数的二次函数的例子:$y=ax^2+bx+c(a>0)$ 。
我们来考虑这个函数的最值问题。
(1)当$a>0$时,这个二次函数的值域为$[q,\infty)$。
其中$q$为$a,b,c$的函数,满足$a>0$时,有如下的公式:$$q=f(\frac{-b}{2a})=\frac{4ac-b^2}{4a}$$那么,这个二次函数的最小值就是$q$,也就是当$x=\frac{-b}{2a}$时,函数取得最小值。
(2)当$a<0$时,这个二次函数的值域为$(-\infty,q]$。
其最大值也是$q$,即当$x=\frac{-b}{2a}$时,函数取得最大值。
可以通过公式来求解含参二次函数的最值问题。
具体来说,找到函数的最小值或最大值所在的$x$坐标,然后代入函数中求出对应的函数值即可。
下面让我们通过一个例题来进一步了解含参二次函数的最值问题。
2. 例题分析【例题】已知函数$y=ax^2+bx+c(a>0)$,并满足:$|x-2|+|x-4|+|x-6|=k(k>0)$求函数$y$的最小值和最大值并确定此时$x$的值。
【解题思路】该题要求我们求解带有约束条件的含参二次函数的最值问题。
实际上,约束条件中的绝对值形式会让我们比较难受,不过我们可以将其转化为分段描述,从而更好地理解这个问题。
具体来说,考虑以下的情况:(1)当$x\leq 2$时,有$|x-2|=2-x$。
(2)当$2<x\leq4$时,有$|x-2|=x-2$、$|x-4|=4-x$。
(3)当$4<x\leq 6$时,有$|x-4|=x-4$、$|x-6|=6-x$。
中考数学最值问题总结考查知识点:1、“两点之间线段最短”,“垂线段最短”,“点关于线对称”,“线段的平移”。
(2、代数计算最值问题 3、二次函数中最值问题) 问题原型:饮马问题 造桥选址问题 (完全平方公式 配方求多项式取值 二次函数顶点)出题背景变式:角、三角形、菱形、矩形、正方形、梯形、圆、坐标轴、抛物线等。
解题总思路:找点关于线的对称点实现“折”转“直” 几何基本模型:条件:如下左图,A 、B 是直线l 同旁的两个定点.问题:在直线l 上确定一点P ,使PA PB+的值最小.方法:作点A 关于直线l 的对称点A ',连结A B '交l 于 点P ,则PA PB A B '+=的值最小例1、如图,四边形ABCD 是正方形,△ABE 是等边三角形,M 为对角线BD (不含B 点)上任意一点,将BM 绕点B 逆时针旋转60°得到BN ,连接EN 、AM 、CM .(1)求证:△AMB ≌△ENB ;(2)①当M 点在何处时,AM+CM 的值最小; A B A '′ Pl②当M点在何处时,AM+BM+CM的值最小,并说明理由;(3)当AM+BM+CM的最小值为时,求正方形的边长。
例2、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M N∥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3、如图1,四边形AEFG与ABCD都是正方形,它们的边长分别为a,b(b≥2a),且点F在AD上(以下问题的结果可用a,b表示)(1)求S△DBF;(2) 把正方形AEFG绕点A逆时针方向旋转450得图2,求图2中的S△DBF;(3) 把正方形AEFG绕点A旋转任意角度,在旋转过程中,S△DBF是否存在最大值,最小值?如果存在,试求出最大值、最小值;如果不存在,请说明理由。
初中数学的几何最值问题经典例题1. (2016山东济南3分)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【 】A .21+B .5C .1455 5D .522.(2016湖北鄂州3分)在锐角三角形ABC 中,BC=24,∠ABC=45°,BD 平分∠ABC,M 、N 分别是BD 、BC 上的动点,则CM+MN 的最小值是 。
3.(2016四川凉山5分)如图,圆柱底面半径为2cm ,高为9cm π,点A 、B 分别是圆柱两底面圆周上的点,且A 、B 在同一母线上,用一棉线从A 顺着圆柱侧面绕3圈到B ,求棉线最短为 cm 。
4. (2016四川眉山3分)在△ABC 中,AB =5,AC =3,AD 是BC 边上的中线,则AD 的取值范围是 .5.(2016湖北荆门3分)如图,长方体的底面边长分别为2cm 和4cm ,高为5cm .若一只蚂蚁从P 点开始经过4个侧面爬行一圈到达Q 点,则蚂蚁爬行的最短路径长为【 】A.13cmB.12cmC.10cmD.8cm6.(2016广西贵港2分)如图所示,在边长为2的正三角形ABC 中,E 、F 、G分别为AB 、AC 、BC 的中点,点P 为线段EF 上一个动点,连接BP 、GP ,则△BPG的周长的最小值是 .7.(2016浙江台州4分)如图,菱形ABCD 中,AB=2,∠A=120°,点P ,Q ,K 分别为线段BC ,CD ,BD 上的任意一点,则PK+QK 的最小值为A . 1B .3C . 2D .3+18.(2016四川广元3分) 如图,点A 的坐标为(-1,0),点B 在直线y x =上运动,当线段AB 最短时,点B 的坐标为【 】A.(0,0)B.(21-,21-)C.(22,22-)D.(22-,22-)9.(2016江苏连云港12分)已知梯形ABCD ,AD∥BC,AB⊥BC,AD =1,AB =2,BC =3,问题1:如图1,P 为AB 边上的一点,以PD ,PC 为边作平行四边形PCQD ,请问对角线PQ ,DC 的长能否相等,为什么?问题2:如图2,若P 为AB 边上一点,以PD ,PC 为边作平行四边形PCQD ,请问对角线PQ 的长是否存在最小值?如果存在,请求出最小值,如果不存在,请说明理由.问题3:若P 为AB 边上任意一点,延长PD 到E ,使DE =PD ,再以PE ,PC 为边作平行四边形PCQE ,请探究对角线PQ 的长是否也存在最小值?如果存在,请求出最小值,如果不存在,请说明理由.问题4:如图3,若P 为DC 边上任意一点,延长PA 到E ,使AE =nPA(n 为常数),以PE 、PB 为边作平行四边形PBQE ,请探究对角线PQ 的长是否也存在最小值?如果存在,请求出最小值,如果不存在,请说明理由.10. (2016四川自贡12分)如图所示,在菱形ABCD 中,AB=4,∠BAD=120°,△AEF 为正三角形,点E 、F 分别在菱形的边BC .CD 上滑动,且E 、F 不与B .C .D 重合.(1)证明不论E 、F 在BC .CD 上如何滑动,总有BE=CF ;(2)当点E 、F 在BC .CD 上滑动时,分别探讨四边形AECF 和△CEF 的面积是否发生变化?如果不变,求出这个定值;如果变化,求出最大(或最小)值.11. (2016福建南平14分)如图,在△ABC 中,点D 、E 分别在边BC 、AC 上,连接AD 、DE ,且∠1=∠B=∠C.(1)由题设条件,请写出三个正确结论:(要求不再添加其他字母和辅助线,找结论过程中添加的字母和辅助线不能出现在结论中,不必证明)答:结论一:;结论二:;结论三:.(2)若∠B=45°,BC=2,当点D在BC上运动时(点D不与B、C重合),①求CE的最大值;②若△ADE是等腰三角形,求此时BD的长.(注意:在第(2)的求解过程中,若有运用(1)中得出的结论,须加以证明)12.(2016四川南充8分)如图,等腰梯形ABCD中,AD∥BC,AD=AB=CD=2,∠C=60°,M 是BC的中点.(1)求证:△MDC是等边三角形;(2)将△MDC绕点M旋转,当MD(即MD′)与AB交于一点E,MC(即MC′)同时与AD交于一点F时,点E,F和点A构成△AEF.试探究△AEF的周长是否存在最小值.如果不存在,请说明理由;如果存在,请计算出△AEF周长的最小值.13.(2016云南昆明12分)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AB=10cm,AC:BC=4:3,点P从点A出发沿AB方向向点B运动,速度为1cm/s,同时点Q从点B出发沿B→C→A方向向点A运动,速度为2cm/s,当一个运动点到达终点时,另一个运动点也随之停止运动.(1)求AC、BC的长;(2)设点P的运动时间为x(秒),△PBQ的面积为y(cm2),当△PBQ存在时,求y与x的函数关系式,并写出自变量x的取值范围;(3)当点Q在CA上运动,使PQ⊥AB时,以点B、P、Q为定点的三角形与△ABC是否相似,请说明理由;(4)当x=5秒时,在直线PQ上是否存在一点M,使△BCM得周长最小,若存在,求出最小周长,若不存在,请说明理由.14. (2016甘肃兰州4分)如图,四边形ABCD 中,∠BAD=120°,∠B=∠D=90°,在BC 、CD 上分别找一点M 、N ,使△AMN 周长最小时,则∠AMN+∠ANM 的度数为【 】A .130° B.120° C.110° D.100°15.(2016湖北十堰6分)阅读材料:例:说明代数式 22x 1(x 3)4++-+的几何意义,并求它的最小值. 解: 222222x 1(x 3) 4 (x 0)1(x 3)2++-+=-++-+,如图,建立平面直角坐标系,点P (x ,0)是x 轴上一点,则22(x 0)1-+可以看成点P 与点A (0,1)的距离,22(x 3)2-+可以看成点P 与点B (3,2)的距离,所以原代数式的值可以看成线段PA 与PB 长度之和,它的最小值就是PA +PB 的最小值.设点A 关于x 轴的对称点为A′,则PA=PA′,因此,求PA +PB 的最小值,只需求PA′+PB 的最小值,而点A′、B 间的直线段距离最短,所以PA′+PB 的最小值为线段A′B 的长度.为此,构造直角三角形A′CB,因为A′C=3,CB=3,所以A′B=32,即原式的最小值为32。
米勒最大张角【例题精讲】例1、已知A(2,0),B(4,0)是x轴上的两点,点C是y轴上的动点,当∠ ACB最大时,则点C的坐标为。
解析提示:总结:例2、如图,某大楼上装有一块长方形广告牌,上下边相距6m下底边距地面11.6m,如果人的眼部高度是1.6m,那么从远处正对广告牌走进市,在何处看广告牌效果最好。
此时人距广告牌的距离是解析提示:总结:例3、如图,在Rt△ABC中,AB=3,BC=4,D为BC中点,P为AC上的动点,tan∠BPD的最大时值为,解析提示:总结:例4、(1)如图①,AB是⊙O的弦,点C是⊙O上的一点,在直线AB上方找一点D,使得∠ADB=∠ACB,画出∠ADB,并说明理由;(2)如图②,AB是⊙O的弦,点C是⊙O上的一点,在过点C的直线l上找一点P,使得∠APB<∠ACB,画出∠APB,并说明理由;问题解决:(3)如图③,已知足球球门宽AB约为5米,一球员从距B点5米的C点(点A、B、C均在球场底线上),沿与AC成45°角的CD方向带球.试问,该球员能否在射线CD上找到一点P,使得点P为最佳射门点(即∠APB最大)?若能找到,求出这时点P与点C的距离;若找不到,请说明理由.解析提示:总结针对训练1、已知点A、B的坐标分别是(0,1)、(0,3),点C是x轴正半轴上一动点,当∠ ACB最大时,点C的坐标为____2、如图,在平面直角坐标系中,已知A(2,0),B(8,0),点P是y轴上的一个动点,当∠AOB度数最大时,求P点坐标。
3、足球射门,不考虑其他因素,仅考虑射点到球门AB的张角大小时,张角越大,射门越好,已知在正方形网格中(每个正方形单位长度都为1),点A,B,C,D,E均在格点上,球员带球沿CD方向进攻,如图建立直角坐标系,则:(1)在C、D、E三点中,到球门AB张角相等的两个点是;(2)在CD上,射门最好的点的坐标为.4、发现问题:(1)如图1,AB为⊙O的直径,请在⊙O上求作一点P,使∠ABP=45°.(不必写作法)问题探究:(2)如图2,等腰直角三角形△ABC中,∠A=90°,AB=AC=3,D是AB上一点,AD=2,在BC边上是否存在点P,使∠APD=45°?若存在,求出BP的长度,若不存在,请说明理由.问题解决:(3)如图3,为矩形足球场的示意图,其中宽AB=66米、球门EF=8米,且EB=FA.点P、Q分别为BC、AD上的点,BP=7米,∠BPQ=135°,一位左前锋球员从点P处带球,沿PQ方向跑动,球员在PQ上的何处才能使射门角度(∠EMF)最大?求出此时PM的长度.5、【概念认识】自一点引出的两条射线分别经过已知线段的两端,则这两条射线所成的角称为该点对已知线段的视角,如图①,∠APB是点P对线段AB的视角.【数学理解】如图②,已知线段AB与直线l,在直线l上取一点P,使点P对线段AB的视角最大.(1)过A、B两点,作⊙O使其与直线l相切,切点为P,则点P对线段AB的视角最大,即∠APB最大.为了证明点P的位置即为所求,不妨在直线l上另外任取一点Q,连接AQ、BQ,证明:∠APB>∠AQB即可,请完成这个证明.【问题解决】在足球电子游戏中,足球队球门的视角越大,越容易被踢进,如果一名球员沿直线带球前进,那么他应当在哪个地方射门,才能使进球的可能性最大?(2)如图③,A、B是足球门的两端,线段AB是球门的宽,CD是球场边线,∠ADC是直角.①若该球员沿边线CD带球前进,记足球所在的位置为点P,在图③中,用直尺和圆规在线段CD上求作点P,使点P对AB的视角最大(不写作法,保留作图痕迹).②若M是线段CD上一点,∠CMN=60°,该球员沿射线MN带球前进(如图④),记足球所在的位置为点P,已知AB=4,BD=9,DM=,求点P对AB的最大视角.(1)如图1,AB是⊙O的弦,直线l与O相交于点M、N两点,M1,M2是直线l上异于点M,N的两个点,则∠AMB ∠AM1B(用>,<或=连接).(2)如图2,AB是⊙O的弦,直线l与⊙O相切于点M,点M1是直线l上异于点M的任意一点,请在图2中画出图形,试判断∠AMB,∠AM1B的大小关系,并证明.【解决问题】(3)某游乐园的平面图如图3所示,场所保卫人员想在线段OD上的点M处安装监控装置,用来监控OC边上的AB段,为了让监控效果达到最佳,必须要求∠AMB最大.已知∠DOC=60°,OA=400米,AB=200米,问在线段OD上是否存在一点M,使得∠AMB最大,若存在,请求出此时OM的长和∠AMB的度数,如果不存在,请说明理由.(1)如图①,在矩形ABCD中,AB=2AD,P为CD边上的中点,试比较∠APB和∠ADB的大小关系,并说明理由;(2)如图②,在正方形ABCD中,P为CD上任意一点,试问当P点位于何处时∠APB最大?并说明理由;问题解决(3)某儿童游乐场的平面图如图③所示,场所工作人员想在OD边上点P处安装监控装置,用来监控OC边上的AB段,为了让监控效果最佳,必须要求∠APB最大,已知:∠DOC=60°,OA=400米,AB=200米,问在OD边上是否存在一点P,使得∠APB最大,若存在,请求出此时OP的长和∠APB的度数;若不存在,请说明理由.8、如图,在每一个四边形ABCD中,均有AD∥BC,CD⊥BC,∠ABC=60°,AD=8,BC=12.(1)如图①,点M是四边形ABCD边AD上的一点,则△BMC的面积为;(2)如图②,点N是四边形ABCD边AD上的任意一点,请你求出△BNC周长的最小值;(3)如图③,在四边形ABCD的边AD上,是否存在一点P,使得cos∠BPC的值最小?若存在,求出此时cos∠BPC的值;若不存在,请说明理由.。
最值系列之“胡不归”问题在前面的最值问题中往往都是求某个线段最值或者形如PA +PB 最值,除此之外我们还可能会遇上形如“PA +kPB ”这样的式子的最值,此类式子一般可以分为两类问题:(1)胡不归问题;(2)阿氏圆.本文简单介绍“胡不归”模型.【故事介绍】从前有个少年外出求学,某天不幸得知老父亲病危的消息,便立即赶路回家.根据“两点之间线段最短”,虽然从他此刻位置A 到家B 之间是一片砂石地,但他义无反顾踏上归途,当赶到家时,老人刚咽了气,小伙子追悔莫及失声痛哭.邻居告诉小伙子说,老人弥留之际不断念叨着“胡不归?胡不归?…”(“胡”同“何”)而如果先沿着驿道AC先走一段,再走砂石地,会不会更早些到家?【模型建立】如图,一动点P 在直线MN 外的运动速度为V 1,在直线MN 上运动的速度为V 2,且V 1<V 2,A 、B 为定点,点C 在直线MN 上,确定点C 的位置使21AC BC V V 的值最小.【问题分析】121121=V AC BC BC AC V V V V ⎛⎫++ ⎪⎝⎭,记12V k V =,即求BC +kAC 的最小值.【问题解决】构造射线AD 使得sin∠DAN =k ,CH /AC =k ,CH =kAC.将问题转化为求BC +CH 最小值,过B 点作BH ⊥AD 交MN 于点C ,交AD 于H 点,此时BC +CH 取到最小值,即BC +kAC最小.【模型总结】在求形如“PA+kPB”的式子的最值问题中,关键是构造与kPB相等的线段,将“PA+kPB”型问题转化为“PA+PC”型.而这里的PB必须是一条方向不变的线段,方能构造定角利用三角函数得到kPB的等线段.【2019长沙中考】如图,△ABC 中,AB =AC =10,tan A =2,BE ⊥AC 于点E ,D 是线段BE 上的一个动点,则5CD +的最小值是_______.【分析】本题关键在于处理“5BD ”,考虑tan A =2,△ABE 三边之比为1:2sin 5ABE ∠,故作DH ⊥AB 交AB 于H 点,则DH =.问题转化为CD +DH 最小值,故C 、D 、H 共线时值最小,此时CD DH CH BE +===.【小结】本题简单在于题目已经将BA 线作出来,只需分析角度的三角函数值,作出垂线DH ,即可解决问题,若稍作改变,将图形改造如下:则需自行构造α,如下图,这一步正是解决“胡不归”问题关键所在.【2019南通中考】如图,平行四边形ABCD 中,∠DAB =60°,AB =6,BC =2,P 为边CD上的一动点,则2PB PD +的最小值等于________.【分析】考虑如何构造“2PD ”,已知∠A =60°,且sin60°=2,故延长AD ,作PH ⊥AD延长线于H 点,即可得2PH PD =,将问题转化为:求PB +PH 最小值.当B 、P 、H 三点共线时,可得PB +PH 取到最小值,即BH 的长,解直角△ABH 即可得BH 长.【2014成都中考】如图,已知抛物线()()248k y x x =+-(k 为常数,且k >0)与x 轴从左至右依次交于A ,B 两点,与y 轴交于点C ,经过点B 的直线3y x b =+与抛物线的另一交点为D .(1)若点D 的横坐标为-5,求抛物线的函数表达式;(2)在(1)的条件下,设F 为线段BD 上一点(不含端点),连接AF ,一动点M 从点A出发,沿线段AF 以每秒1个单位的速度运动到F ,再沿线段FD 以每秒2个单位的速度运动到D 后停止,当点F 的坐标是多少时,点M 在整个运动过程中用时最少?【分析】第一小问代点坐标,求解析式即可,此处我们直接写答案:A (-2,0),B (4,0),直线解析式为33y x =-+,D 点坐标为(-,故抛物线解析式为()()249y x x =+-,化简为:2y =--点M 运动的时间为12AF DF ⎛⎫+⎪⎝⎭,即求12AF DF ⎛⎫+ ⎪⎝⎭的最小值.接下来问题便是如何构造2DF ,考虑BD 与x 轴夹角为30°,且DF 方向不变,故过点D 作DM ∥x 轴,过点F 作FH ⊥DM 交DM 于H 点,则任意位置均有FH =2DF .当A 、F 、H 共线时取到最小值,根据A 、D 两点坐标可得结果.【2018重庆中考】抛物线263y x =--+与x 轴交于点A ,B (点A 在点B 的左边),与y 轴交于点C .点P 是直线AC 上方抛物线上一点,PF ⊥x 轴于点F ,PF 与线段AC 交于点E ;将线段OB 沿x 轴左右平移,线段OB 的对应线段是O1B1,当12PE EC +的值最大时,求四边形PO1B1C 周长的最小值,并求出对应的点O1的坐标.(为突出问题,删去了两个小问)【分析】根据抛物线解析式得A ()-、B )、C (,直线AC 的解析式为:3y x =+可知AC 与x 轴夹角为30°.根据题意考虑,P 在何处时,PE +2EC 取到最大值.过点E 作EH ⊥y 轴交y 轴于H 点,则∠CEH =30°,故CH =2EC ,问题转化为PE +CH 何时取到最小值.考虑到PE 于CH 并无公共端点,故用代数法计算,设2,P m ⎛-+ ⎝,则E m ⎛+ ⎝,H ⎛ ⎝,26PE m =--,3CH =,22=PE CH m +=--++sin ABE ∠=当P 点坐标为(-时,取到最小值,故确定P 、C 、求四边形面积最小值,运用将军饮马模型解题即可.。
翻折理解型最值【例题精讲】例1、如图所示,在矩形纸片ABCD中,AB=3,BC=5.折叠纸片使点A落在边BC上的A′处,折痕为PQ.当点A′在边BC上移动时,折痕的端点P、Q也随之移动.若限定点P、Q分别在边AB、AD上移动,则点A′在边BC上可移动的最大距离为。
解析提示:总结:例2、如图,折叠矩形纸片ABCD,使B点落在AD上一点E处,折痕FG的两端点分别在AB、BC上(含端点),且AB=6,BC=10.则AE的最大值是,最小值是。
解析提示:总结:例3、如图,折叠矩形纸片ABCD,使点B落在边AD上,折叠EF的两端分别在AB、BC上(含端点),且AB =8cm,BC=10cm,则折痕EF的最大值是。
解析提示:总结:例4、动手操作:如图,在矩形纸片ABCD中,AB=3,AD=5.如图所示折叠纸片,使点A落在BC边上的A′处,折痕为PQ,当点A′在BC边上移动时,折痕的端点P、Q也随之移动.若限定点P、Q分别在AB、AD 边上移动.求:(1)当点Q与点D重合时,A′C的长是多少?(2)点A′在BC边上可移动的最大距离是多少?解析提示:总结:针对训练1、动手操作:在矩形纸片ABCD中,AB=3,AD=5.如图所示,折叠纸片,使点A落在BC边上的A′处,折痕为PQ,当点A′在BC边上移动时,折痕的端点P、Q也随之移动.若限定点P、Q分别在AB、AD边上移动,则点A′在BC边上可移动的最大距离为。
2、如图,直角梯形纸片ABCD,AD⊥AB,AB=8,AD=CD=4,点E、F分别在线段AB、AD上,将△AEF沿EF翻折,点A的落点记为P.当P落在直角梯形ABCD内部时,PD的最小值等于。
3、动手操作:在长方形纸片ABCD中,AB=6,AD=10.如图所示,折叠纸片,使点A落在BC边上的A′处,折痕为PQ,当点A′在BC边上移动时,折痕的端点P、Q也随之移动.若限定点P、Q分别在AB、AD边上移动,则点A′在BC边上可移动的最大距离为。
初中数学《最值问题》典型例题 一、解决几何最值问题的通常思路 两点之间线段最短; 直线外一点与直线上所有点的连线段中,垂线段最短; 三角形两边之和大于第三边或三角形两边之差小于第三边(重合时取到最值) 是解决几何最值问题的理论依据,根据不同特征转化是解决最值问题的关键.通过转化减少变量,向三个定理靠拢进而解决问题;直接调用基本模型也是解决几何最值问题的高效手段.
几何最值问题中的基本模型举例
图形 轴 对 原理 称
最 值 特征
转化
B A
P l
两点之间线段最短 A, B 为定点, l 为定直线, P 为直线 l 上的一个动点,求 AP+BP 的最小值 作其中一个定点关于定直线 l 的对称点 B A l M N 两点之间线段最短 A,B 为定点, l 为定直线, MN 为直线 l 上的一条动线段,求 AM +BN 的最小值 先平移 AM 或 BN 使 M,N重合,然后作其中一个定点关于定直线 l 的对称点 A P l B 三角形三边关系 A,B 为定点,l 为定直线, P 为直线 l 上的一个动点,求 |AP-BP|的最大值
作其中一个定点关于定 直线 l 的对称点
A
图形 折
叠 最 值
原理 两点之间线段最短
B' M
B N C
特征 在△ ABC 中, M, N 两点分别是边 AB, BC 上的动点,将△ BMN 沿 MN 翻折, B 点的对应点为 B',连接 AB',求 AB'的最小值. 转化 转化成求 AB'+B'N+NC 的最小值 二、典型题型 1.如图:点 P 是∠ AOB 内一定点,点 M、 N 分别在边 OA 、OB 上运动, 若∠ AOB=45°, OP= 3 2 ,则 △PMN 的周长的最小值为 .
【分析】 作 P 关于 OA, OB 的对称点 C, D.连接 OC,OD.则当 M, N 是 CD 与 OA ,OB 的交点时, △ PMN 的周长最短, 最短的值是 CD 的长.根据对称的性质可以证得: △ COD 是等腰直角三角形,据此即可求解.
【解答】 解:作 P 关于 OA,OB 的对称点 C,D.连接 OC,OD.则当 M,N 是 CD 与 OA,OB 的交点时, △ PMN 的周长最短,最短的值是 CD 的长. ∵ PC 关于 OA 对称, ∴∠ COP=2∠ AOP,OC=OP 同理,∠ DOP =2∠BOP, OP=OD ∴∠ COD=∠ COP+∠ DOP =2(∠ AOP+∠ BOP)=2 ∠ AOB=90°, OC=OD. ∴△ COD 是等腰直角三角形. 则CD= 2OC= 2×3 2=6.
1 【题后思考】 本题考查了对称的性质,正确作出图形,理解 △ PMN 周长最小的条件是解题的关键.
2.如图,当四边形 PABN 的周长最小时, a= .
【分析】 因为 AB, PN 的长度都是固定的,所以求出 PA+NB 的长度就行了.问题就是 PA+NB 什么时候最 短. 把 B 点向左平移 2 个单位到 B′点;作 B′关于 x 轴的对称点 B″,连接 AB″,交 x 轴于 P,从而确定 N 点位置,
此时 PA+NB 最短. 设直线 AB″的解析式为 y=kx+b,待定系数法求直线解析式.即可求得 a 的值. 【解答】 解:将 N 点向左平移 2 单位与 P 重合,点 B 向左平移 2 单位到 B′( 2,﹣ 1),
作 B′关于 x 轴的对称点 B″,根据作法知点 B″( 2,1),设直线 AB″的解析式为 y=kx+b, 1 2k b
则 ,解得 k=4 , b=﹣ 7. 3 k b
∴ y=4 x﹣ 7.当 y=0 时, x= 7 ,即 P( 7 , 0), a= 7 . 4 4 4
故答案填: 7 .
4
【题后思考】 考查关于 X 轴的对称点,两点之间线段最短等知识.
3.如图, A、 B 两点在直线的两侧,点 A 到直线的距离 AM =4,点 B 到直线的距离 BN=1 ,且 MN=4,P 为 直线上的动点, |PA﹣ PB|的最大值为 . 2 A B′ D
M N P
B
【分析】 作点 B 于直线 l 的对称点 B′,则 PB=PB′因而 |PA﹣ PB|=|PA﹣PB′|,则当 A,B′、P 在一条直线上时,
|PA﹣ PB|的值最大.根据平行线分线段定理即可求得 PN 和 PM 的值然后根据勾股定理求得 PA、 PB′的值,进而求得 |PA﹣ PB|的最大值. 【解答】 解:作点 B 于直线 l 的对称点 B′,连 AB′并延长交直线 l 于 P. ∴ B′N=BN=1, 过 D 点作 B′D⊥AM, 利用勾股定理求出 AB ′=5 ∴ |PA﹣ PB|的最大值 =5. 【题后思考】 本题考查了作图﹣轴对称变换,勾股定理等,熟知 “两点之间线段最短 ”是解答此题的关键.
4.动手操作:在矩形纸片 ABCD 中, AB=3, AD =5.如图所示,折叠纸片,使点 A 落在 BC 边上的 A′处,
折痕为 PQ,当点 A′在 BC 边上移动时,折痕的端点 P、Q 也随之移动.若限定点 P、Q 分别在 AB、AD 边 上移动,则点 A′在 BC 边上可移动的最大距离为 .
【分析】 本题关键在于找到两个极端,即 BA′取最大或最小值时,点 P 或 Q 的位置.经实验不难发现,分 别求出点 P 与 B 重合时, BA′取最大值 3 和当点 Q 与 D 重合时, BA′的最小值 1.所以可求点 A′在 BC 边上移动的最大距离为 2. 【解答】 解:当点 P 与 B 重合时, BA ′取最大值是 3,
当点 Q 与 D 重合时(如图) ,由勾股定理得 A′C=4 ,此时 BA ′取最小值为 1. 则点 A′在 BC 边上移动的最大距离为 3﹣ 1=2 .
故答案为: 2
【题后思考】 本题考查了学生的动手能力及图形的折叠、勾股定理的应用等知识,难度稍大,学生主要缺乏动手操作习惯,单凭想象造成错误.
5.如图,直角梯形纸片 ABCD ,AD ⊥ AB,AB=8,AD=CD =4,点 E、F 分别在线段 AB、AD 上,将 △ AEF 沿 EF 翻折,点 A 的落点记为 P.当 P 落在直角梯形 ABCD 内部时, PD 的最小值等于 .
3 【分析】 如图,经分析、探究,只有当直径 EF 最大,且点 A 落在 BD 上时, PD 最小;根据勾股定理求出 BD 的长度,问题即可解决. 【解答】 解:如图, ∵当点 P 落在梯形的内部时,∠ P=∠ A=90°,
∴四边形 PFAE 是以 EF 为直径的圆内接四边形,
∴只有当直径 EF 最大,且点 A 落在 BD 上时, PD 最小,此时 E与点 B重合; 由题意得: PE =AB =8, 由勾股定理得: BD 2=82+62=80, ∴BD=4 5, ∴PD= 4 5 8.
【题后思考】 该命题以直角梯形为载体,以翻折变换为方法,以考查全等三角形的判定及其性质的应用为核心构造而成;解题的关键是抓住图形在运动过程中的某一瞬间,动中求静,以静制动.
6.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 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 .
【分析】取 AB 的中点 E,连接 OD、OE 、DE ,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半可得 OE= AB ,
利用勾股定理列式求出 DE ,然后根据三角形任意两边之和大于第三边可得 OD 过点 E 时最大. 【解答】 解:如图,取 AB 的中点 E,连接 OD 、 OE、DE , ∵∠ MON =90°, AB=2 1 ∴ OE=AE= AB =1, 2
∵ BC=1,四边形 ABCD 是矩形, ∴ AD=BC=1 ,
∴ DE= 2, 根据三角形的三边关系, OD <OE+DE ,
4 ∴当 OD 过点 E 是最大,最大值为 2 +1. 故答案为: 2 +1.
【题后思考】 本题考查了矩形的性质,直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半的性质,三角形的三边关系,勾股定理,确定出 OD 过 AB 的中点时值最大是解题的关键.
7.如图,线段 AB 的长为 4, C 为 AB 上一动点,分别以 AC、 BC 为斜边在 AB 的同侧作等腰直角 △ ACD
和等腰直角 △ BCE,那么 DE 长的最小值是 .
【分析】 设 AC=x, BC=4﹣ x,根据等腰直角三角形性质,得出 CD = 2 x, CD ′=2 (4﹣ x),根据勾股
2 2 定理然后用配方法即可求解. 【解答】 解:设 AC=x,BC=4﹣ x, ∵△ ABC, △BCD ′均为等腰直角三角形,
∴ CD= 2 x, CD ′=2 ( 4﹣x), 2 2 ∵∠ ACD=45°,∠ BCD ′=45,° ∴∠ DCE=90°,
2 2 2 1 2 1 2 2 2 , ∴ DE =CD +CE = 2 x + 2 ( 4﹣ x) =x ﹣ 4x+8= (x﹣ 2) +4
∵根据二次函数的最值, ∴当 x 取 2 时, DE 取最小值,最小值为: 4.
故答案为: 2. 【题后思考】 本题考查了二次函数最值及等腰直角三角形,难度不大,关键是掌握用配方法求二次函数最值.
8.如图,菱形 ABCD 中,AB =2,∠ A=120 °,点 P,Q,K 分别为线段 BC,CD ,BD 上的任意一点, 则 PK+QK 的最小值为 .
【分析】 根据轴对称确定最短路线问题,作点 P 关于 BD 的对称点 P′,连接 P′Q 与 BD 的交点即为所求的
点 K ,然后根据直线外一点到直线的所有连线中垂直线段最短的性质可知 P′Q⊥ CD 时 PK+QK 的最小值,
然后求解即可. 【解答】 解:如图,∵ AB=2,∠ A=120°,
∴点 P′到 CD的距离为 2× 3= 3, 2 ∴ PK+QK 的最小值为 3 .