中考数学中的最值问题解法23810.pdf
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1、word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 中考数学几何最值问题解法 在平面几何的动态问题中,当某几何元素在给定条件变动时,求某几何量(如线段的长度、图形的周长或面积、角的度数以及它们的和与差)的最大值或最小值问题,称为最值问题。解决平面几何最值问题的常用的方法有:(1)应用两点间线段最短的公理(含应用三角形的三边关系)求最值;(2)应用垂线段最短的性质求最值;(3)应用轴对称的性质求最值;(4)应用二次函数求最值;(5)应用其它知识求最值。下面通过近年全国各地中考的实例探讨其解法。应用两点间线段最短的公理(含应用三角形的三边关系)求最值 典型例题:例 1.如图,MON=90,矩形 ABCD 的
2、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【】A21 B5 C14555 D52 例 2.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 。例 3.如图,圆柱底面半径为2cm,高为9 cm,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。word 专业资料-可复制编辑-欢迎
3、下载 练习题:1.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.13cm B.12cm C.10cm D.8cm 2.如图,圆柱的底面周长为 6cm,AC 是底面圆的直径,高 BC=6cm,点 P 是母线 BC 上一点,且 PC=23BC 一只蚂蚁从 A 点出发沿着圆柱体的表面爬行到点 P 的最短距离是【】A、6(4)B、5cm C、3 5 D、7cm 3.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,
4、连接 BP、GP,则BPG 的周长的最小值是 _ 二、应用垂线段最短的性质求最值:典型例题:例 1.(2012 山东莱芜 4 分)在ABC 中,ABAC5,BC6若点 P 在边 AC 上移动,则 BP 的最小值是 例 2.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【】word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 A 1 B3 C 2 D31 例 3.已知梯形 ABCD,ADBC,ABBC,AD1,AB2,BC3,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
5、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 DEPD,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 AEnPA(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
6、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 例 4.如图,点 A 的坐标为(-1,0),点 B 在直线yx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)例 5.如图,在ABC 中,C=90,AC=BC=4,D 是 AB 的中点,点 E、F 分别在 AC、BC 边上运动(点 E不与点 A、C 重合),且保持 AE=CF,连接 DE、DF、EF在此运动变化的过程中,有下列结论:DFE 是等腰直角三角形;word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 四边形 CEDF 不可能为正方形;四边形 CEDF 的面积随点
7、 E 位置的改变而发生变化;点 C 到线段 EF 的最大距离为 其中正确结论的个数是【】A1 个 B2 个 C3 个 D4 个 例 6.如图,长方形纸片 ABCD 中,AB=8cm,AD=6cm,按下列步骤进行裁剪和拼图:第一步:如图,在线段 AD 上任意取一点 E,沿 EB,EC 剪下一个三角形纸片 EBC(余下部分不再使用);第二步:如图,沿三角形 EBC 的中位线 GH 将纸片剪成两部分,并在线段 GH 上任意取一点 M,线段 BC 上任意取一点 N,沿 MN 将梯形纸片 GBCH 剪成两部分;第三步:如图,将 MN 左侧纸片绕 G 点按顺时针方向旋转 180,使线段 GB 与 GE 重
8、合,将 MN 右侧纸片绕 H 点按逆时针方向旋转 180,使线段 HC 与 HE 重合,拼成一个与三角形纸片 EBC 面积相等的四边形纸片(注:裁剪和拼图过程均无缝且不重叠)则拼成的这个四边形纸片的周长的最小值为 cm,最大值为 cm word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 例 8.如图,ABC 中,BAC=60,ABC=45,AB=22,D 是线段 BC 上的一个动点,以 AD 为直径画O 分别交 AB,AC 于 E,F,连接 EF,则线段 EF 长度的最小值为 例 9.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
9、动,且 E、F 不与 BCD 重合(1)证明不论 E、F 在 BCCD 上如何滑动,总有 BE=CF;(2)当点 E、F 在 BCCD 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 例 10.在锐角ABC 中,AB=4,BC=5,ACB=45,将ABC 绕点 B 按逆时针方向旋转,得到A1BC1(1)如图 1,当点 C1在线段 CA 的延长线上时,求CC1A1的度数;(2)如图 2,连接 AA1,CC1若ABA1的面积为 4,求CBC1的面积;(3)如图 3,点 E 为线段 AB 中点,点 P 是线段 AC 上的动点,
10、在ABC 绕点 B 按逆时针方向旋转过程中,点 P 的对应点是点 P1,求线段 EP1长度的最大值与最小值 word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 例 11.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),求 CE 的最大值;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(
11、1)中得出的结论,须加以证明)练习题:1.如图,OP 平分MON,PAON 于点 A,点 Q 是射线 OM 上的一个动点,若 PA=2,则 PQ 的最小值为【】A、1 B、2 C、3 D、4 2 如图,等腰梯形 ABCD 中,ADBC,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 3.如图,O 的半径为
12、2,点 O 到直线 l 的距离为 3,点 P 是直线 l 上的一个动点,PQ 切O 于点 Q,则 PQ 的最小值为【】word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 A13 B5 C3 D2 4.如图,在四边形 ABCD 中,A=90,AD=4,连接 BD,BDCD,ADB=C若 P 是 BC 边上一动点,则 DP 长的最小值为 5.如图,在 RtABC 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 BCA 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
13、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 PQAB 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 三、应用轴对称的性质求最值:典型例题:例 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
14、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 word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 例 2.如图,四边形 ABCD 中,BAD120,BD90,在 BC、CD 上分别找一点 M、N,使AMN周长最小时,则AMNANM 的度数为【】A130 B120 C110 D100 例 3.点 A、均在由面积为 1 的相同小矩形组成的网格的格点上,建立平面直角 坐标系如图所示若 P 是 x 轴上使得PAPB的值最大的点,Q 是 y 轴上使得 QA 十 QB 的值最小的点,则OP OQ 例 4.如图,正方形 ABCD 中,AB=4,E 是 BC 的中点,点 P 是对角线 AC 上
15、一动点,则 PE+PB 的最小值为 例 5.如图,MN 为O 的直径,A、B 是 O 上的两点,过 A 作 ACMN 于点 C,过 B 作 BDMN 于点 D,P 为DC 上的任意一点,若 MN20,AC8,BD6,则 PAPB 的最小值是 。word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 例 6.阅读材料:例:说明代数式 22x1(x3)4 的几何意义,并求它的最小值 解:222222x1(x3)4(x0)1(x3)2,如图,建立平面直角坐标系,点 P(x,0)是 x 轴上一点,则22(x0)1可以看成点 P 与点 A(0,1)的距离,22(x3)2可以看成点 P 与点B(3,2)的距离,所以原代
16、数式的值可以看成线段 PA 与 PB 长度之和,它的最小值就是 PAPB 的最小值 设点 A 关于 x 轴的对称点为 A,则 PA=PA,因此,求 PAPB 的最小值,只需求 PAPB 的最小值,而点 A、B 间的直线段距离最短,所以 PAPB 的最小值为线段 AB 的长度为此,构造直角三角形ACB,因为 AC=3,CB=3,所以 AB=32,即原式的最小值为 32。根据以上阅读材料,解答下列问题:(1)代数式22(x1)1(x2)9 的值可以看成平面直角坐标系中点 P(x,0)与点 A(1,1)、点B 的距离之和(填写点 B 的坐标)(2)代数式 22x49x12x37的最小值为 例 7.在
17、学习轴对称的时候,老师让同学们思考课本中的探究题。如图(1),要在燃气管道 l 上修建一个泵站,分别向 A、B 两镇供气泵站修在管道的什么地方,可使所用的输气管线最短?你可以在 l 上找几个点试一试,能发现什么规律?你可以在l上找几个点试一试,能发现什么规律?word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 聪明的小华通过独立思考,很快得出了解决这个问题的正确办法他把管道 l 看成一条直线(图(2),问题就转化为,要在直线 l 上找一点 P,使 AP 与 BP 的和最小他的做法是这样的:作点 B 关于直线 l 的对称点 B 连接 AB交直线 l 于点 P,则点 P 为所求 请你参考小华的做法解决下列问
18、题如图在ABC 中,点 D、E 分别是 AB、AC 边的中点,BC=6,BC 边上的高为 4,请你在 BC 边上确定一点 P,使PDE 得周长最小(1)在图中作出点 P(保留作图痕迹,不写作法)(2)请直接写出PDE 周长的最小值:练习题:1.如图,已知点 A(1,1)、B(3,2),且 P 为 x 轴上一动点,则ABP 的周长的 最小值为 2.如图,在平面直角坐标系中,有 A(1,2),B(3,3)两点,现另取一点 C(a,1),当 a 时,ACBC 的值最小 word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 3.去冬今春,济宁市遭遇了 200 年不遇的大旱,某乡镇为了解决抗旱问题,要在某河道建一座
19、水泵站,分别向河的同一侧张村 A 和李村 B 送水。经实地勘查后,工程人员设计图纸时,以河道上的大桥 O 为坐标原点,以河道所在的直线为x轴建立直角坐标系(如图)。两村的坐标分别为 A(2,3),B(12,7)。(1)若从节约经费考虑,水泵站建在距离大桥 O 多远的地方可使所用输水管道最短?(2)水泵站建在距离大桥 O 多远的地方,可使它到张村、李村的距离相等?4.如图,正方形 ABCD 的边长是 4,DAC 的平分线交 DC 于点 E,若点 P、Q 分别是 AD 和 AE 上的动点,则 DQ+PQ 的最小值【】A、2 B、4 C、2 2 D、4 2 5.如图,在矩形 ABCD 中,AB6,B
20、C8,点 E 是 BC 中点,点 F 是边 CD 上的 任意一点,当AEF 的周长最小时,则 DF 的长为【】A1 B2 C3 D4 6.如图,在菱形 ABCD 中,对角线 AC=6,BD=8,点 E、F 分别是边 AB、BC 的 word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 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【】A3 B4 C5 D6 7.如图,在梯形 ABCD 中,ABCD,BAD=90,AB=6,对角线 AC 平分BAD,点 E 在 AB 上,且 AE=2(AEAD),点 P 是 AC 上的动点,则 PE+PB 的最小值是 四、应用二次函
21、数求最值:典型例题:例 1.正方形 ABCD 的边长为 1cm,M、N 分别是 BC CD 上两个动点,且始终保持 AMMN,当 BM=cm时,四边形 ABCN 的面积最大,最大面积为 cm2 例 2.如图,线段 AB 的长为 2,C 为 AB 上一个动点,分别以 AC、BC 为斜边在 AB 的同侧作两个等腰直角三角形ACD 和BCE,那么 DE 长的最小值是 例 3.在矩形 ABCD 中,AB=2,AD=3,P 是 BC 上的任意一点(P 与 B、C 不重合),过点 P 作 APPE,垂足为P,PE 交 CD 于点 E.(1)连接 AE,当APE 与ADE 全等时,求 BP 的长;(2)若设
22、 BP 为 x,CE 为 y,试确定 y 与 x 的函数关系式。当 x 取何值时,y 的值最大?最大值是多少?(3)若 PEBD,试求出此时 BP 的长.word 专业资料-可复制编辑-欢迎下载 例 4.如图,在平行四边形 ABCD 中,AB=5,BC=10,F 为 AD 的中点,CEAB 于 E,设ABC=(6090)(1)当=60时,求 CE 的长;(2)当 6090时,是否存在正整数 k,使得EFD=kAEF?若存在,求出 k 的值;若不存在,请说明理由 连接 CF,当 CE2CF2取最大值时,求 tanDCF 的值 例 5.等边ABC 的边长为 2,P 是 BC 边上的任一点(与 B、
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- 中考 数学 中的 问题 解法 23810
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