最经典的最值问题
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中考数学最值问题【例题1】(经典题)二次函数y二2 (x-3) 2-4的最小值为.【例题2】(2018江西)如图,AB是。
的弦,AB=5,点C是。
上的一个动点,且NACB=45°,若点M、N分别是AB、AC的中点,则MN长的最大值是___ .C【例题3】(2019湖南张家界)已知抛物线y=ax2+bx+c (a不0)过点A(1, 0), B(3, 0)两点,与y 轴交于点C, OC=3.(1)求抛物线的解析式及顶点D的坐标;(2)过点A作AM^BC,垂足为M,求证:四边形ADBM为正方形;(3)点P为抛物线在直线BC下方图形上的一动点,当^PBC面积最大时,求P点坐标及最大面积的值;(4)若点Q为线段OC上的一动点,问AQ+ 2 QC是否存在最小值若存在,求出这个最小值;若不存在,请说明理由.1.(2018河南)要使代数式V-2^37有意义,则乂的( )A.最大值为2B.最小值为2C.最大值为-D.最大值为°3 3 2 22.(2018四川绵阳)不等边三角形AABC的两边上的高分别为4和12且第三边上的高为整数,那么此高的最大值可能为。
3.(2018齐齐哈尔)设a、b为实数,那么“2+“〃 +从一” 的最小值为04.(2018云南)如图,MN是。
的直径,MN=4, NAMN=40° ,点B为弧AN的中点,点P是直径MN上的一个动点,则PA+PB的最小值为.C5.(2018海南)某水果店在两周内,将标价为10元/斤的某种水果,经过两次降价后的价格为元/斤,并且两次降价的百分率相同.(1)求该种水果每次降价的百分率;(2)从第一次降价的第1天算起,第x天(x为正数)的售价、销量及储存和损耗费用的相关信息如表所示.已知该种水果的进价为元/斤,设销售该水果第x(天)的利润为y(元),求y与x(1WxV15)之间的函数关系式,并求出第几天时销售利润最大(3)在(2)的条件下,若要使第15天的利润比(2)中最大利润最多少元,则第15天在第14天的价格基础上最多可降多少元6.(2018湖北荆州)某玩具厂计划生产一种玩具熊猫,每日最高产量为40只,且每日产出的产品全部售出,已知生产x只玩具熊猫的成本为R (元),售价每只为P (元),且R、P与x的关系式分别为R = 500 + 30x , P = 170 —2x。
本稿件适合高三高考复习用有关函数最值问题 的十二种解题方法与策略贵州省龙里中学高级教师 洪其强(551200)一、消元法:在已知条件等式下,求某些二元函数(,)f x y 的最值时,可利用条件式消去一个参量,从而将二元函数(,)f x y 化为在给定区间上求一元函数的最值问题。
例1、已知x 、y R ∈且223260x y x +-=,求222x y +的值域。
解:由223260x y x +-=得222360y x x =-+≥,即02x ≤≤。
2222392262()22x y x x x +=-+=--+∴当32x =时,222xy +取得最大值92;当0x =时,222x y +取得最小值0。
即222x y +的值域为90,2⎡⎤⎢⎥⎣⎦二、判别式法:对于某些特殊形式的函数的最值问题,经过适当变形后,使函数()f x 出现在一个有实根的一元二次方程的系数中,然后利用一元二次方程有实根的充要条件0∆≥来求出()f x 的最值。
例2、求函数22()1xf x x x =++的最值。
解:由22()1xf x x x =++得 []2()()2()0f x x f x x f x +-+=,因为x R ∈,所以0∆≥,即[]22()24()0f x f x --≥,解得22()3f x -≤≤。
因此()f x 的最大值是23,最小值是-2。
三、配方法:对于涉及到二次函数的最值问题,常用配方法求解。
例3、求2()234x x f x +=-在区间[]1,0-内的最值。
解:配方得 2224()2343(2)33x x x f x +=-=--+[]1,0x ∈- ,所以 1212x ≤≤,从而当223x =即22log 3x =时,()f x 取得最大值43;当21x =即0x =时()f x 取得最小值1。
四、辅助角公式:如果函数经过适当变形化为()sin cos f x a x b x =+(a、b均为常数),则可用辅助角公式sin cos arctan )ba xb x x a+=+来求函数()f x 的最值。
最值问题经典例题最值问题是数学中常见且有趣的问题,主要要求找出函数在一定区间上取得的最大或最小值。
这类问题常用于优化问题、约束问题以及极值问题的求解中。
在实际应用中,最值问题常见于经济学、物理学、工程学等领域。
下面将介绍几个经典的最值问题例题,并给出详细的解析。
例题1:一个农夫有一片长15米、宽10米的草坪,他在其中央挖了一个圆形池塘。
在农夫修筑围墙的时候,他希望墙的建造材料尽可能少。
问所需材料的最小面积是多少。
解析:首先,我们设池塘的半径为r。
由于池塘的中心位于草坪中央,所以池塘的圆心坐标为(7.5,5)。
那么,墙的圆心到草坪的四条边的最短距离为r。
假设墙离草坪最短的距离为d1,则有:r - d1 = 5即,r = d1 + 5同理,墙离草坪最长的距离为d2,则有:r + d2 = 10即,r = 10 - d2我们可以将这两个等式相等,得到:d1 + 5 = 10 - d2即,d1 + d2 = 5根据上述分析,我们可以得到一个可行区域,这个区域的边界由$(d1,d2)$平面中的所有满足条件d1 + d2 = 5的点组成。
根据对称性,我们只需要考虑第一象限中的点即可。
在第一象限中,d1和d2的范围是[0,5]。
我们可以将墙的面积表示为一个函数:A(r) = πr²。
根据前述分析,我们知道墙的半径与d1和d2满足的关系,所以我们可以将A表示为d1和d2的函数:A(d1,d2) = π(d1 + 5)²。
现在,我们要求A(d1,d2)的最小值。
为了求出最小值,我们可以将其转化为一维问题。
我们可以令d2 = 5 - d1,这样A(d1,d2)就变为A(d1) = A(d1,5-d1)。
根据之前的分析,我们知道,在d1的范围[0,5]内,d1和d2满足条件d1 + d2 = 5。
所以,我们现在只需将A(d1)表示为d1的函数即可。
将d2 = 5 - d1代入A(d1,d2) = π(d1 + 5)²,得到A(d1) = π(d1 + 5)²。
一道高考二元条件最值问题的解法探究全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:高考数学中有一道常见的二元条件最值问题,让许多学生感到困惑。
在考试中,能够快速、准确地解答这类问题,对于获得理想的成绩至关重要。
本文将探讨一道典型的高考二元条件最值问题,并提供解题方法和技巧,帮助读者更好地理解和解答这类问题。
题目:给定正实数x、y,且满足x + y = 10,求x*y 的最大值。
解题思路:我们观察到题目中给出了一个条件x + y = 10,这是一个二元条件,即两个数的和为常数。
根据数学知识,我们知道当两个数的和一定时,它们的积最大时,两个数相等。
我们可以推断出x 和y 相等时,乘积达到最大值。
接着,我们将x、y 代入条件x + y = 10 中,得到2x = 10,即x = 5。
此时,y = 10 - x = 10 - 5 = 5。
x*y 的最大值为5*5 = 25。
解题方法:1. 分析题目条件,找到关键信息。
在解答这类问题时,要仔细分析题目,找出关键信息,理清问题的关键点。
2. 利用条件列出方程。
根据题目中给出的条件,将其转化为方程,利用方程求解问题。
3. 求解方程得出结果。
求解方程,找到满足条件的x、y 的取值,得出最终的答案。
4. 检验结果。
在得出最终结果后,要进行检验,确保结果的正确性。
总结:通过以上的讨论,我们可以看出,解决高考二元条件最值问题的关键在于理清问题的关键点,利用条件列出方程,求解得出结果。
在解答题目时,要注意细节,避免计算错误,确保答案的准确性。
通过多练习这类问题,掌握解题方法和技巧,可以提高解题效率,提高考试成绩。
希望本文对读者理解和解答二元条件最值问题有所帮助。
第二篇示例:高考数学题中,常常涉及到二元条件最值问题,这类题目通常考查考生对于二元关系、最值性质以及解题思路的掌握程度。
本文将以一道典型的高考二元条件最值问题为例,探究其解法和解题技巧。
题目如下:已知实数x、y满足条件x^2 + y^2 = 1,求证当x不等于0时,2x + y的最小值为-√5。
一、与线段长有关的最值问题【典例1】在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中,底面为直角三角形, ∠ACB =90°,AC =6,BC =CC 1=2,P 是BC 1上一动点,如图所示,则CP +PA 1的最小值为________.[解析]PA 1在平面A 1BC 1内,PC 在平面BCC 1内,将其铺平后转化为平面上的问题.铺平平面A 1BC 1,平面BCC 1,如图所示,计算得A 1B =AB 1=210,BC 1=2.又A 1C 1=6,故△A 1BC 1是∠A 1C 1B =90°的直角三角形. 设P 是BC 1上任一点,CP +PA 1≥A 1C ,即当A 1,P ,C 三点共线时,CP +PA 1有最小值. 在△A 1C 1C 中,由余弦定理得A 1C =62+ 2 2-2×6×2×cos 135°=52, 故(CP +PA 1)min =52.【变式练习】1.如图所示,在棱长为1的正方体ABCD A 1B 1C 1D 1的面对角线A 1B 上存在一点P ,使得AP +D 1P 取得最小值,则此最小值为()A .2B.6+22C .2+2 D.2+2解析:选D将△A 1AB 与△A 1BD 1放在同一平面内,如图所示.连接AD 1,则AD 1为AP +D 1P 的最小值.因为AA 1=A 1D 1=1,∠AA 1D 1=90°+45°=135°,所以由余弦定理得AD 1=AA 21+A 1D 21-2×AA 1×A 1D 1×cos 135°=2+2. 2.某三棱锥的三视图如图所示,且三个三角形均为直角三角形,则xy 的最大值为________.解析:由三视图知三棱锥如图所示,底面ABC 是直角三角形,AB ⊥BC , PA ⊥平面ABC ,BC =27, PA 2+y 2=102,(27)2+PA 2=x 2, 因此xy =x 102-[x 2- 27 2] =x128-x 2≤x 2+ 128-x 22=64,当且仅当x 2=128-x 2,即x =8时取等号,因此xy 的最大值是64.3.已知直三棱柱ABC A 1B 1C 1的侧棱长为6,且底面是边长为2的正三角形,用一平面截此棱柱,与侧棱AA 1,BB 1,CC 1分别交于三点M ,N ,Q ,若△MNQ 为直角三角形,则该直角三角形斜边长的最小值为()A .22B .3C .23D .4解析:选C 如图,不妨设N 在B 处,设AM =h ,CQ =m ,则MB 2=h 2+4,BQ 2=m 2+4,MQ 2=(h -m )2+4,由MB 2=BQ 2+MQ 2,得m 2-hm +2=0.Δ=h 2-8≥0⇒h 2≥8,该直角三角形斜边MB =4+h 2≥23,故该直角三角形斜边长的最小值为23.故选C.二、与面积有关的最值问题【典例2】已知正四面体S ABC 的棱长为1,如果一个高为36的长方体能在该正四面体内任意转动,则该长方体的长和宽形成的长方形的面积的最大值为________.解析:如图,易知正四面体S ABC 的内切球的球心O 必在高线SH 上,延长AH 交BC 于点D ,则D 为BC 的中点,连接SD ,设内切球切SD 于点E ,连接AO .因为H 是正三角形ABC 的中心,所以AH ∶DH =2∶1.易得Rt △OAH ∽Rt △DSH ,所以OA OH =DSDH=3,可得OA =3OH =SO ,因此SH =4OH ,可得内切球的半径R =OH =14SH .因为正四面体S ABC 的棱长为1,所以在Rt △DSH中,DS =SH 2+DH 2= 4R 2+(13×32)2=32,解得R 2=124.要满足一个高为36的长方体能在该正四面体内任意转动,则长方体的体对角线长不超过正四面体内切球的直径,设该长方体的长和宽分别为x ,y ,其长和宽形成的长方形的面积为S ,则4R 2≥(36)2+x 2+y 2,所以x 2+y 2≤112,所以S =xy ≤x 2+y 22≤124,当且仅当x =y =612时等号成立,即该长方体的长和宽形成的长方形的面积的最大值为124. 【变式练习】1.(2018·全国卷Ⅰ)已知正方体的棱长为1,每条棱所在直线与平面α所成的角都相等,则α截此正方体所得截面面积的最大值为() A .334B .233C .324D .32【答案】A【解析】如图所示,在正方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,平面AB 1D 1与棱A 1A ,A 1B 1,A 1D 1所成的角都相等,又正方体的其余棱都分别与A 1A ,A 1B 1,A 1D 1平行,故正方体ABCD A 1B 1C 1D 1的每条棱所在直线与平面AB 1D 1所成的角都相等.如图所示,取棱AB ,BB 1,B 1C 1,C 1D 1,D 1D ,DA 的中点E ,F ,G ,H ,M ,N ,则正六边形EFGHMN 所在平面与平面AB 1D 1平行且面积最大,此截面面积为S 正六边形EFGHMN =6×12×22×22×sin 60°=334.故选A.2.已知球O 是正三棱锥A BCD 的外接球,BC =3,AB =23,点E 在线段BD 上,且BD =3BE ,过点E 作球O 的截面,则所得截面中面积最小的截面圆的面积是________.【答案】2π【解析】如图,设△BCD 的中心为点O 1,球O 的半径为R ,则A ,O ,O 1三点共线.连接O 1D ,O 1E ,OD ,OE ,则O 1D =3,AO 1=AD 2-O 1D 2=3.在Rt △OO 1D 中,R 2=3+(3-R )2,即R =2,所以OO 1=1.在△O 1DE 中,DE =23BD =2,∠O 1DE =30°,所以由余弦定理得O 1E =3+4-2×3×2× cos 30°=1.所以OE =2.过点E 作圆O 的截面,当截面与OE 垂直时,截面的面积最小,此时截面圆的半径为22-(2)2=2,所以截面圆的面积为2π.3.在长方体ABCD A 1B 1C 1D 1中,AB =AD =4,AA 1=2.过点A 1作平面α与AB ,AD 分别交于M ,N 两点,若AA 1与平面α所成的角为45°,则截面A 1MN 面积的最小值是________.【答案】2π【解析】如图,过点A 作AE ⊥MN ,连接A 1E ,因为A 1A ⊥平面ABCD ,所以A 1A ⊥MN ,所以MN ⊥平面A 1AE ,所以A 1E ⊥MN ,平面A 1AE ⊥平面A 1MN ,所以∠AA 1E 为AA 1与平面A 1MN 所成的角,所以∠AA 1E =45°,在Rt △A 1AE 中,因为AA 1=2,所以AE =2,A 1E =22,在Rt △MAN 中,由射影定理得ME ·EN =AE 2=4,由基本不等式得MN =ME +EN ≥2ME ·EN =4,当且仅当ME =EN ,即E 为MN 的中点时等号成立,所以截面A 1MN 面积的最小值为12×4×22=42.三、与体积有关的最值问题【典例3】(2017·全国卷Ⅰ)如图,圆形纸片的圆心为O ,半径为5 cm ,该纸片上的等边三角形ABC 的中心为O .D ,E ,F 为圆O 上的点,△DBC ,△ECA ,△FAB 分别是以BC ,CA ,AB 为底边的等腰三角形.沿虚线剪开后,分别以BC ,CA ,AB 为折痕折起△DBC ,△ECA ,△FAB ,使得D ,E ,F 重合,得到三棱锥.当△ABC 的边长变化时,所得三棱锥体积(单位:cm 3)的最大值为________.【答案】415【解析】如图,连接OD 交BC 于点G ,由题意知,OD ⊥BC .易得OG =36BC ,设OG =x ,则BC =23x ,DG =5-x , S △ABC =12×23x ×3x =33x 2,故所得三棱锥的体积V =13×33x 2× 5-x 2-x 2=3x 2×25-10x =3×25x 4-10x 5.令f (x )=25x 4-10x 5,x ∈(0,52),则f ′(x )=100x 3-50x 4,令f ′(x )>0,即x 4-2x 3<0,得0<x <2; 令f ′(x )<0,得2<x <52,则当x ∈(0,52)时,f (x )≤f (2)=80, ∴V ≤3×80=415.∴所求三棱锥的体积的最大值为415.【变式练习】1.(2018·全国卷Ⅲ)设A ,B ,C ,D 是同一个半径为4的球的球面上四点,△ABC 为等边三角形且其面积为93,则三棱锥D ABC 体积的最大值为()A .123B .183C .243D .543【答案】B【解析】由等边△ABC 的面积为93,可得34AB 2=93,所以AB =6,所以等边△ABC的外接圆的半径为r =33AB =23.设球的半径为R ,球心到等边△ABC 的外接圆圆心的距离为d ,则d =R 2-r 2=16-12=2.所以三棱锥D ABC 高的最大值为2+4=6,所以三棱锥D ABC 体积的最大值为13×93×6=183.2.已知圆锥的侧面展开图是半径为3的扇形,则该圆锥体积的最大值为________. 【答案】23π【解析】由题意得圆锥的母线长为3,设圆锥的底面半径为r ,高为h ,则h =9-r 2,所以圆锥的体积V =13πr 2h =13πr 29-r 2=13π9r 4-r 6.设f (r )=9r 4-r 6(r >0),则f ′(r )=36r 3-6r 5,令f ′(r )=36r 3-6r 5=6r 3(6-r 2)=0,得r =6,所以当0<r <6时,f ′(r )>0,f (r )单调递增;当r >6时,f ′(r )<0,f (r )单调递减,所以f (r )max =f (6)=108,所以V max =13π×108=23π.3.已知A ,B ,C 是球O 的球面上三点,且AB =AC =3,BC =33,D 为该球面上的动点,球心O 到平面ABC 的距离为球半径的一半,则三棱锥D ABC 体积的最大值为________.【答案】274【解析】如图,在△ABC 中, ∵AB =AC =3,BC =33, ∴由余弦定理可得cos A =32+32- 33 22×3×3=-12,∴sin A =32.设△ABC 外接圆O ′的半径为r ,则3332=2r ,得r =3.设球的半径为R ,连接OO ′,BO ′,OB , 则R 2=(R 2)2+32,解得R =23.由图可知,当点D 到平面ABC 的距离为32R 时,三棱锥D ABC 的体积最大,∵S △ABC =12×3×3×32=934,∴三棱锥D ABC 体积的最大值为13×934×33=274.4.如图,等腰梯形ABCD 中,AB ∥CD ,AD =AB =BC =1,CD =2,E 为CD 的中点,将△ADE 沿AE 折到△APE 的位置.(1)证明:AE ⊥PB ;(2)当四棱锥P ABCE 的体积最大时,求二面角A PE C 的余弦值.解:(1)证明:在等腰梯形ABCD 中,连接BD ,交AE 于点O , ∵AB ∥CE ,AB =CE ,∴四边形ABCE 为平行四边形, ∴AE =BC =AD =DE ,∴△ADE 为等边三角形, ∴在等腰梯形ABCD 中,∠C =∠ADE =π3,BD ⊥BC ,∴BD ⊥AE .如图,翻折后可得OP ⊥AE ,OB ⊥AE ,又OP ⊂平面POB ,OB ⊂平面POB ,OP ∩OB =O ,∴AE ⊥平面POB ,∵PB ⊂平面POB ,∴AE ⊥PB .(2)当四棱锥P ABCE 的体积最大时,平面PAE ⊥平面ABCE .又平面PAE ∩平面ABCE =AE ,PO ⊂平面PAE ,PO ⊥AE ,∴OP ⊥平面ABCE .以O 为坐标原点,OE所在的直线为x 轴,OB 所在的直线为y 轴,OP 所在的直线为z轴,建立空间直角坐标系,由题意得,P(0,0,32),E(12,0,0),C(1,32,0),∴PE―→=(12,0,-32),EC―→=(12,32,0),设平面PCE的法向量为n1=(x,y,z),则{·n1=0,·n1=0,)即{12x-32z=0,12x+32y=0,)设x=3,则y=-1,z=1,∴n1=(3,-1,1)为平面PCE的一个法向量,易知平面PAE的一个法向量为n2=(0,1,0),cos n1,n2 =n1·n2|n1||n2|=-11×5=-55.由图知所求二面角APEC为钝角,∴二面角APEC的余弦值为-5 5 .[解题技法]立体几何中的最值问题的解题策略空间几何体中的某些对象,如点、线、面,在约束条件下运动,带动相关的线段长度、体积等发生变化,进而就有了面积与体积的最值问题.定性分析:在空间几何体的变化过程中,通过观察运动点的位置变化,确定其相关量的变化规律,进而发现相关面积或体积的变化规律,求得其最大值或最小值.定量分析:将所求问题转化为某一个相关量的问题,即转化为关于其中一个量的函数,求其最大值或最小值的问题.根据具体情况,有函数法、不等式法、三角函数法等多种方法可供选择.。
初中最值问题的常用解法及模型
一、初中最值问题的常用解法及模型
1、图形法
图形法是通过绘制图形来解决一些最值问题,常用在局部最值和极值的求解中。
通常可以利用函数图像上的特点来求解极值,如凸函数的图像是一个凹函数图像,而凹函数的图像是一个凸函数图像,拐点和极小值点的坐标位置有特殊的关系等,通过这些特点我们可以分析出对应的最大值和最小值的坐标位置。
例如:求函数y=2x^2-3x+1在区间[-2,2]上的最值
解:
令2x^2-3x+1=0,得x=-1,得函数在该x的点处取得极值。
因此,在[-2,2]上函数的最大值为y=-2,最小值为y=4.
2、求导法
求导法是通过求导求解最值问题的方法,常用于求函数的最大值或最小值。
通过对函数求导,找到函数的导数为0的极值点,从而判断函数在该点的极值情况。
例如:求函数y=-2x^2-4x+3的极值
解:令y'=0,得-2x^2-4x+3=0,解得x=1/2,此时函数y取得极值,即y=-2(1/2)^2-4(1/2)+3=-5/4。
3、比较法
比较法是通过比较函数值的大小,或者比较函数一次导数的正负来求解问题的方法。
该方法常用于求比较复杂的最值问题,如求分段
函数的最大值。
例如:求函数y=6x-x^2在[-1,2]上的最小值
解:由函数y在[-1,2]上的一次导数关系可知,当x=-1时,y'=5>0,x=2时,y'=-2<0,可知该函数在[-1,2]上的最小值取决于在x=-1和x=2处函数的值,故有y=-1时的最小值为y=-7。
最值问题内容概述均值不等式,即和为定值的两数的乘积随着两数之差的增大而减小.各种求最大值或最小值的问题,解题时宜首先考虑起主要作用的量,如较高数位上的数值,有时局部调整和枚举各种可能情形也是必要的.典型问题2.有4袋糖块,其中任意3袋的总和都超过60块.那么这4袋糖块的总和最少有多少块?【分析与解】方法一:设这4袋为A、B、C、D,为使4袋糖块的总和最少,则每袋糖应尽量平均,有A、B、C袋糖有20、20、21块糖.则当A、B、D三袋糖在一起时,为了满足条件,D袋糖不少于21块,验证A、B、C、D 这4袋糖依次有20,20,2l,2l时满足条件,且总和最少.这4袋糖的总和为20+20+21+21=82块.方法二:设这4袋糖依次有a、b、c、d块糖,有61616161a b ca b da c db c d++≥⎧⎪++≥⎪⎨++≥⎪⎪++≥⎩①②③④,①+②+③+④得:3(a+b+c+d)≥244,所以a+b+c+d≥8113,因为a+b+c+d均是整数,所以a+b+c+d的和最小是82.评注:不能把不等式列为a b c60a+b+d60a+c+d60b+c+d60++〉⎧⎪〉⎪⎨〉⎪⎪〉⎩①②③④,如果这样将①+②+③+④得到3(a+b+c+d)>240,a+b+c+d>80,因为a、b、c、d均是整数,所以a+b+c+d的和最小是81.至于为什么会出现这种情况.如何避免,希望大家自己解决.4.用1,3,5,7,9这5个数字组成一个三位数ABC和一个两位数DE,再用O,2,4,6,8这5个数字组成一个三位数FGH和一个两位数IJ.求算式ABC×DE-FGH×IJ的计算结果的最大值.【分析与解】为了使ABC×DE-FGH×IJ尽可能的大,ABC×DE尽可能的大,FGH×IJ 尽可能的小.则AB C×DE最大时,两位数和三位数的最高位都最大,所以为7、9,然后为3、5,最后三位数的个位为1,并且还需这两个数尽可能的接近,所以这两个数为751,93.则FGH×IJ最小时,最高位应尽可能的小,并且两个数的差要尽可能的大,应为468×20.所以AB C×DE-FG H×IJ的最大值为751×93-468×20=60483.评注:类似的还可以算出FGH×IJ-ABC×DE的最大值为640×82-379×15=46795.6.将6,7,8,9,10按任意次序写在一圆周上,每相邻两数相乘,并将所得5个乘积相加,那么所得和数的最小值是多少?【分析与解】我们从对结果影响最大的数上人手,然后考虑次大的,所以我们首先考虑10,为了让和数最小,10两边的数必须为6和7.然后考虑9,9显然只能放到图中的位置,最后是8,8的位置有两个位置可放,而且也不能立即得到哪个位置的乘积和最小,所以我们两种情况都计算.8×7+7×10+10×6+6×9+9×8=312;9×7+7×10+10×6+6×8+8×9=313.所以,最小值为312.8.一个两位数被它的各位数字之和去除,问余数最大是多少?【分析与解】设这个两位数为ab=lOa+b,它们的数字和为a+b,因为lOa+b=(a+b)+9a,所以lOa+b≡9a(mod a+b),设最大的余数为k,有9a≡k(mod a+b).特殊的当a+b为18时,有9a=k+18m,因为9a、18m均是9的倍数,那么k也应是9的倍数且小于除数18,即0,9,也就是说余数最大为9;所以当除数a+b不为18,即最大为17时,:余数最大为16,除数a+b只能是17,此时有9a=15+17m,有m=7+9ta=15+17t⎧⎨⎩(t为可取0的自然数),而a是一位数,显然不满足;:余数其次为15,除数a+b只能是17或16,除数a+b=17时,有9a=15+17m,有m=6+9ta=13+17t⎧⎨⎩,(t为可取0的自然数),a是一位数,显然也不满足;除数a+b=16时,有9a=15+16m,有m=3+9ta=7+16t⎧⎨⎩(t为可取0的自然数),因为a是一位数,所以a只能取7,对应b为16-7=9,满足;所以最大的余数为15,此时有两位数79÷(7+9)=4……15.10.用1,2,3,4,5,6,7,8,9这9个数字各一次,组成一个被减数、减数、差都是三位数的正确的减法算式,那么这个算式的差最大是多少?【分析与解】考虑到对差的影响大小,我们先考虑百位数,为了让差最大,被减数的百位为9,减数的百位为1,如果差的百位为8,那算式就是如下形式:剩下的6个数字为2、3、4、5、6、7,因为百位数字为8,所以我们可以肯定被减数的十位数字比减数要大,而且至少大2,因为1已经出现在算式中了,算式的可能的形式如下:得数的十位只可能是减数和被减数的十位数字之差,或者小1,可能的算式形式如下:但这时剩下的数都无法使算式成立.再考虑差的百位数字为7的情况,这时我们可以肯定减数的十位数比被减数要大,为了使差更大,我们希望差值的十位为8,因此,算式可能的形式为:再考虑剩下的三个数字,可以找到如下几个算式:,所以差最大为784.12. 4个不同的真分数的分子都是1,它们的分母有2个是奇数、2个是偶数,而且2个分母是奇数的分数之和与2个分母是偶数的分数之和相等.这样的奇数和偶数很多,小明希望这样的2个偶数之和尽量地小,那么这个和的最小可能值是多少?【分析与解】设这四个分数为上12m、12n、12a+1、12b+1(其中m、n、a、b均为非零自然数)有12m+12n=12a+1+12b+1,则有12m-12b+1=12a+1-12n,我们从m=1,b=1开始试验:1 2=16+13=14+14,13=112+14=16+16,1 4=120+15=18+18,15=130+16=110+110,1 6=15+110=112+112,﹍我们发现,15和16分解后具有相同的一项110,而且另外两项的分母是满足一奇一偶,满足题中条件:1 5+115=16+110,所以最小的两个偶数和为6+10=16.14.有13个不同的自然数,它们的和是100.问其中偶数最多有多少个?最少有多少个?【分析与解】 13个整数的和为100,即偶数,那么奇数个数一定为偶数个,则奇数最少为2个,最多为12个;对应的偶数最多有11个,最少有1个.但是我们必须验证看是否有实例符合.当有11个不同的偶数,2个不同的奇数时,11个不同的偶数和最小为2+4+6+8+10+12+14+16+18+20+22=132,而2个不同的奇数和最小为1+3=4.它们的和最小为132+4=136,显然不满足:当有9个不同的偶数,4个不同的奇数时,9个不同的偶数和最小为2+4+6+8+10+12+14+16+18=90,而4个不同的奇数和最小为1+3+5+7=16,还是大于100,仍然不满足;当有7个不同的偶数,6个不同的奇数时,7个不同的偶数和最小为2+4+6+8+10+12+14=56,6个不同的奇数和为1+3+5+7+9+11:36,满足,如2,4,6,8,10,12,22,1,3,5,7,9,11的和即为100.类似的可知,最少有5个不同的偶数,8个不同的奇数,有2,4,8,10,16,1.3.5,7,9,11,13,15满足.所以,满足题意的13个数中,偶数最多有7个,最少有5个.。
初三最值问题的常用解法及模型一、引言初三数学中最值问题一直是学生们头疼的难题。
最值问题不仅仅是考察学生对知识点的掌握程度,更重要的是考验学生解决实际问题和推理的能力。
在本文中,我们将探讨初三数学中最值问题的常用解法及模型,帮助学生们更好地理解和应对这一难点。
二、常用解法1. 图形法最值问题常常可以通过图形法来解决。
给定一个函数y = f(x),可以通过画出其图像,然后找出函数的极值点来求解最值问题。
通过观察图像的特点,我们可以更直观地理解函数的最值点在何处,从而得到更准确的解。
2. 性质法有些最值问题可以通过利用函数的性质来解决。
关于一元二次函数的最值问题,我们可以通过一元二次函数的性质,如开口方向、顶点位置等来推导出最值点的位置,从而得到解的方法。
3. 等式法有些最值问题可以通过建立方程或不等式来解决。
通过建立关于未知数的方程或者不等式,我们可以将最值问题转化为解方程或解不等式的问题,从而得到最值点的位置。
三、常用模型1. 长方形面积最大问题给定一段定长的绳子,用这段绳子围成一个长方形,求这个长方形的面积最大是一个最值问题。
通过建立关于长方形面积的函数,然后利用导数的性质找出函数的最值点,从而求解长方形面积最大问题。
2. 等边三角形周长最小问题给定一个定长的线段,求能够围成等边三角形的线段最小是一个常见的最值问题。
通过建立关于等边三角形周长的函数,然后利用导数的性质找出函数的最值点,从而求解等边三角形周长最小问题。
3. 盒子体积最大问题给定一定面积的纸张,通过剪切和折叠,能够制成一个盒子,求使得盒子体积最大的折法是一个典型的最值问题。
通过建立关于盒子体积的函数,然后利用导数的性质找出函数的最值点,从而求解盒子体积最大问题。
四、个人观点和理解最值问题在初三数学中是一个重要的难点,但也是一个可以锻炼学生逻辑思维能力和数学推理能力的好机会。
通过多维度的解法和模型,学生们可以更好地理解和掌握最值问题的解法,并且能够将数学知识与实际问题相结合,培养出更强的数学建模能力。
最值问题一、与绝对值有关的最值问题例1(2004,南昌):先阅读下面材料,然后解答问题。
在一条直线上有依次排列的n台机床在工作,我们要设置一个零件供应站P使这n台机床到供应站P的距离总和最小,要解决这个问题,先“退”到比较简单的情形:(1)如果直线上有2台机床时,很明显设在A1和A2之间的任何地方都行,因为甲和乙所走的距离之合等于A1到A2的距离。
(2)如果直线上有3台机床时,不难判断,供应站高在中间一台机床A2处最合适,因为如果P放在A2处,甲和丙所走的距离之和恰好为A1到A3的距离,而如果把P放在别处,例如D处,那么甲和丙所走的距离之和恰好为A1到A3的距离,可是乙还得走从A2到D 的这一段,这是多出来的,因此P放在A2处是最佳选择。
不难知道,如果直线上有4台机床,P应设在第2台与第3台之间的任何地方;有5台机床,P应设在第3台的位置,试回答:(1)有n台机床时,P应设在何处?(2)根据问题(1)的结论,求的最小值。
二、由不等关系确定的最值问题例2:某加工厂以每吨3000元的价格购进50吨原料进行加工,若进行粗加工,每吨加工费为600元,需天,每吨售价4000元;若进行精加工,每吨加工费用为900元,需天,每吨售价为4500元,现将这50吨原料全部加工完。
(1)设其中粗加工吨,获利元,求与的函数关系式。
(不要求写自变量的范围)(2)如果必须在20天内完成,如何安排生产才通报获得最大利润?最大利润是多少?三、由相等关系确定的最值问题例3:已知:a、b、c均为实数,且满足a+b+c=2, abc=4求a、b、c中最大者的最小值四、由垂线段确定的最值问题例4:台风是一种自然灾害,它以台风中心为圆心在数十千米范围内形成气旋风暴,有极强的破坏力,据气象观察,距沿海某城市A正南220千米的B处有一台风中心,其中心最大风力为12级,每远离台风中心20千米,风力就会减弱一级,该台风中心正以15千米/时的速度沿北偏东300方向向C移动,且台风中心风力不变,若城市受到的风力达到或超过四级,则称受台风影响.(1) 该城市是否会受到这次台风的影响?为什么?.(2) 若受到台风影响,那么台风影响该城市的持续时间有多长?(3) 该城市受到台风影响的最大风力为几级?五、由完全平方公式确定的最值问题例5:设为x实数,代数式x2+4x-5的最小值为。
张宇基础30讲的闭区域上的最值例题在数学学习中,最值问题一直是一个比较基础但又十分重要的内容。
张宇老师的基础30讲中有提到闭区域上的最值例题,这也是一个非常经典的数学问题。
闭区域上的最值问题涉及到函数的极值、导数以及闭区间的概念,是学习高等数学的基础知识。
接下来,我们将从深度和广度两个方面来探讨闭区域上的最值例题。
闭区域上的最值问题涉及到函数的极值。
对于一个闭区间上的函数,我们需要找到这个函数在这个闭区间上的最大值和最小值。
这涉及到函数的增减性、导数以及驻点、端点等概念。
在解决这类问题时,我们需要运用一些基本的极值定理,比如费马定理、罗尔定理等,来证明函数在闭区间上的最值存在。
在平时的学习中,我们也需要多做一些相关的练习题,以加强对极值定理的理解和应用能力。
闭区域上的最值问题也涉及到导数的概念。
在数学学习中,导数是一个非常重要的概念,它可以帮助我们求出函数的增减性、凹凸性以及极值点等信息。
对于闭区域上的函数,我们可以通过求导数的方法,找到函数在闭区间上的极值点。
在这一过程中,我们需要熟练掌握求导的方法,比如常数法则、幂函数的导数、指数函数的导数等。
只有熟练掌握了这些方法,我们才能更好地解决闭区域上的最值问题。
在解决闭区域上的最值问题时,我们还需要注意闭区间的特性。
闭区间上的函数可能在端点处取得极值,而这一点需要我们特别留意。
比如在一些例题中,闭区间的端点可能是函数的极值点,这就需要我们在解题过程中特别考虑端点的情况。
另外,我们还需要掌握一些判断闭区域上函数最值存在的方法,比如强化最大最小值定理、魏尔斯特拉斯定理等,这些定理对于我们判断闭区域上函数最值的存在性十分重要。
闭区域上的最值例题涉及到函数的极值、导数以及闭区间的概念。
在解决这类问题时,我们需要掌握一些基本的极值定理,熟练运用求导的方法,同时也需要注意闭区间的特性。
通过不断地练习和思考,我们可以更好地理解闭区域上的最值问题,并且提高解决这类问题的能力。
最值问题的常用解法
在研究数学时,函数的极值与最值问题是非常值得注意的,两者是数学中函数性态中相对比较重要的一部分。
在实际生产和日常生活中也是应用相对广泛,常常能在最大化、最小化问题中遇到极值与最值的应用实例,最值问题的常用解法有:
1.配方法:用于二次函数及二次方程的最值求解。
2.单调性法:利用函数单调性求最值。
3.均值不等式法:利用均值不等式求最值。
4.导数法:用于求函数单调区间及极值。
5.判别式法:主要用于二次方程根的分布问题。
6.三角函数有界性:利用三角函数的有界性来求最值。
7.数形结合图象法:通过将问题与图形相结合来求解。
高中数学最值问题经典例题高中数学最值问题的经典例题有很多,以下是其中的几个:1. 求函数f(x)=x^2-2x在区间[0,3]上的最大值和最小值。
解析:这是一个二次函数,其对称轴为x=1,因此在区间[0,1]上是减函数,在区间[1,3]上是增函数。
所以当x=1时,函数取得最小值f(1)=-1;当x=3时,函数取得最大值f(3)=3。
2. 求函数f(x)=x^3-3x^2+4在区间[-2,2]上的最大值和最小值。
解析:这是一个三次函数,其一阶导数为f'(x)=3x^2-6x,令其为0解得x=0或x=2。
通过判断导数的正负,可以知道函数在区间[-2,0]上是增函数,在区间[0,2]上是减函数。
所以当x=-2时,函数取得最大值f(-2)=0;当x=2时,函数取得最小值f(2)=-4。
3. 求函数f(x)=sinx+cosx在区间[0,π/2]上的最大值。
解析:这是一个三角函数的最值问题,可以通过合角公式将其化为f(x)=√2sin(x+π/4)。
因为sin函数在区间[0,π/2]上是增函数,所以当x=π/4时,函数取得最大值f(π/4)=√2。
4. 求函数f(x)=e^x-x-1在区间[-1,1]上的最大值和最小值。
解析:这是一个指数函数与一次函数的复合函数,其一阶导数为f'(x)=e^x-1。
通过判断导数的正负,可以知道函数在区间[-1,0]上是减函数,在区间[0,1]上是增函数。
所以当x=-1时,函数取得最大值f(-1)=e^(-1)+1;当x=0时,函数取得最小值f(0)=0。
5. 求函数f(x)=lnx-ax在区间[1,2]上的最大值和最小值。
解析:这是一个对数函数与一次函数的复合函数,其一阶导数为f'(x)=1/x-a。
通过对a进行分类讨论,可以确定函数的单调性,并求出最值。
当a≤1/2时,函数在区间[1,2]上是增函数;当a≥1时,函数在区间[1,2]上是减函数;当1/2<a<1时,函数在区间[1,1/a]上是增函数,在区间[1/a,2]上是减函数。
三角函数最值问题的十种常见解法t=sinx+cosx,则y=t+sinx*cosx,利用关系式sinx*cosx≤1可得y≤t+1,而t的取值范围为[-√2,√2],当t=√2时,y取得最大值√2+1.五.利用导数法求极值对于一些复杂的三角函数最值问题,可以利用导数法求解.例如对于y=2sinx+3cosx+4sin2x,求其最大值.分析]解:y'=2cosx-3sinx+8cos2x,令y'=0,得cosx=3/10或cosx=-1/2,代入原式可得y的最大值为(7+8√6)/5.六.利用三角函数的周期性对于周期函数,可以利用其周期性来求解最值问题.例如对于y=3sin(2x+π/6)+4cos(2x-π/3),求其最大值.分析]解:由于sin和cos函数都是周期为2π的函数,因此可以将y化简为y=3sin2x+4cos2x+3√3,利用三角函数的性质可得y的最大值为7+3√3.七.利用三角函数的单调性对于单调函数,可以利用其单调性来求解最值问题.例如对于y=2sinx+3cosx,求其最小值.分析]解:y的导数y'=2cosx-3sinx,y'的符号与sinx和cosx的符号相同,因此y在[π/2,π]上单调递减,在[0,π/2]上单调递增,因此y的最小值为y(π/2)=2.八.利用三角函数的对称性对于一些具有对称性的三角函数,可以利用其对称性来求解最值问题.例如对于y=sin2x+cos2x,求其最大值和最小值.分析]解:y=sin2x+cos2x=1,因此y的最大值为1,最小值也为1.九.利用三角函数的积分性质对于一些三角函数的积分性质,可以利用其求解最值问题.例如对于y=sin2x/x,求其最大值.分析]解:y'=2cos2x/x-sin2x/x²,令y'=0,得x=tanx,代入原式可得y的最大值为2.十.利用三角函数的平均值不等式对于一些三角函数,可以利用其平均值不等式来求解最值问题.例如对于y=sin2x+cos2x,求其最大值和最小值.分析]解:由平均值不等式可得(sin2x+cos2x)/2≥sinx*cosx,因此y的最大值为1,最小值也为1.sin x+\cos x=1+2\sin x\cos x$,设$t=\sin x+\cos x$,则$2\sin x\cos x=\frac{t^2-1}{2}$,$\therefore y=\frac{t+\frac{t^2-1}{2}}{2}=\frac{t^2+t-1}{4}$,其中$t\in[-\sqrt{2},\sqrt{2}]$。
初中数学100道经典最值题1.如图1所示,在Rt △ABC 中,∠A =30°,AB =4,D 为边AB 的中点,P 为边AC 上的动点,则PB+PD 的最小值为( )B. C. D.2.如图2所示,在矩形ABCD 中,AB =5,AD =3,动点P 满足13PAB ABCD S S =矩形 ,则点P 到AB 两点距离之和PA+PB 的最小值为 。
3.如图3所示,在矩形ABCD 中,AD =3,点E 为边AB 上一点,AE =1,平面内动点P 满足13PAB ABCD SS =矩形,则|DP -EP|的最大值为 。
4.已知y ,则y 的最小值为 。
5.已知y =,则y 的最大值为 。
6.如图4所示,在等腰Rt △ABC 中,∠BAC =90°,AB =AC ,BC =,D 是边AB 上一动点,连接CD ,以AD 为直径的圆交CD 于点E ,则线段BE 长度的最小值为 。
7.如图5所示,正方形ABCD 的边长是4,点E 是边AB 上一动点,连接CE ,过点B 作BG ⊥CE 于点G ,点P 时边AB 上另一动点,则PD+PG 的最小值为 。
8.如图6所示,在矩形ABCD 中,AB =2,AD =3,点E 、F 分别为边AD 、DC 上的点,且EF =2,点G 为EF 的中点,点P 为边BC 上一动点,则PA+PG 的最小值为 。
9.在平面直角坐标系中,A(3,0),B(a,2),C(0,m),D(n,0),且m2+n2=4,若点E为CD 的中点,则AB+BE的最小值为。
A.3B.4C.5D.2510.如图7所示,AB=3,AC=2,以BC为边向上构造等边三角形BCD,则AD的取值范围为。
11.如图8所示,AB=3,AC=2,以BC为腰(点B为直角顶点)向上构造等腰直角三角形BCD,则AD的取值范围为。
12.如图9所示,AB=4,AC=2,以BC为底边向上构造等腰直角三角形BCD,则AD的取值范围为。
经典函数最值问题三例例1. 已知函数(0≤≤4,0≤≤1)的最大值为4,则的32)(2++-=mx x x f m x m 值为_________.分析:二次函数在给定区间上的最值与两个因素有关:一是图象的开口方向,二是对称轴与给定区间的相对位置关系.解:函数的图象开口向下,对称轴为直线. 32)(2++-=mx x x f ()422m m x =-⨯-=∵0≤≤4,∴0≤≤1 m 4m ∵0≤≤1,即x ∈x []1,0∴函数在顶点处获得最大值,此时,. )(x f 4m x =()38142max +=⎪⎭⎫ ⎝⎛=m m f x f ∴,解之得:(不符合题意,舍去). 43812=+m 22=m 22-=m 例2. 若关于的不等式在上有解,则的取值范围是【 】x 022>-+ax x []5,1a (A ) (B ) ⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞-,523⎥⎦⎤⎢⎣⎡-1,523(C )(D ) ()+∞,1⎥⎦⎤ ⎝⎛∞-523,分析:本题仍是关于二次函数在给定区间上的最值问题,难在对在022>-+ax x 上有解的理解.使用分离参数法求解.[]5,1解:∵,∴022>-+ax x 22+->x ax ∵,∴,设,∴ []5,1∈x x x a 2+->xx x g 2)(+-=)(x g a >∵不等式在上有解022>-+ax x []5,1∴在有解,只需即可.)(x g a >[]5,1min )(x g a >不难看出,函数在上为减函数,∴ )(x g []5,1()5235255)(min -=+-==g x g ∴,即的取值范围是.选择【 A 】. 523->a a ⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞-,523例3. 已知函数(,),若在上的值域为,x a x f 11)(-=0>a 0>x )(x f ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,21⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,21则_________. =a 分析:由单调函数的运算性质不难确定函数在上为增函数,所xa x f 11)(-=()+∞,0以函数在也是增函数. )(x f ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,21解:∵函数在上为增函数 x y 1-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,21∴函数在上也是增函数 x a x f 11)(-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,21∵在上的值域为 )(x f ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,21⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,21∴,. 212121)(min =-=⎪⎭⎫ ⎝⎛=af x f 2211)2()(max =-==a f x f 解之得:.52=a。
最值问题“最大最小、最多最少、最长最短问题”,我们称之为“最值问题”.让我们翻开记忆,按照“最值问题”在课本中出现的顺序搜索一下: 1、两点之间线段最短; 2、垂线段最短;3、不等式的最大(小)值;4、二次整式最值;5、线段和最小差最大;6、勾股对称最短路径;7、一次函数最优方案;8、圆中最长弦是直径;9、圆的最近(远)距离; 10、二次函数的最值; 11、平方和最小问题.以上所列,有的是同一问题,有的具有包含关系(如“二次函数最值”包含了“二次整式最值”),有的很少出现,为了简捷实用,我进行了整理,就以下几个问题展开: 一、两点之间,线段最短 说明:“两点之间,线段最短”应用非常广泛,它常与三角形、轴对称、图形表面展开图等相结合,题目类型很多.(一)线段和最小说明:此乃“两点之间,线段最短”与轴对称的结合题. 通法:求“直线上一点到这条直线同侧两点的距离和最小”:作其中一点关于这条直线的对称点,连结这个对称点与另一点的线段与这条直线的交点即为所求,此线段长即为该最小距离. 例6-1-1 几何模型(1)如图6-1-1①,点A 、B 位于直线m 异侧,在直线m 上找一点P ,使AP+BP 的值最小.图6-1-1① 图6-1-1②你作图的根据是: .(2)如 图6-1-1②,点A 、B 位于直线m 同侧,在直线m 上找一点P ,使AP+BP 的值最小. 你作图的根据是: .模型应用:(3)如图6-1-1③,正方形ABCD 中,AB=4,E 是BC 的中点,点P 是对角线AC 上一动点,则PE+PB 的最小值为 .(4)如图6-1-1④,菱形ABCD 中,AB=2,∠A=120°,点E 是线段CD 的中点,K 为线段BD 上的任意一点,则CK+EK 的最小值为 .(5)如图6-1-1⑤,抛物线c x ax y +=4-2与坐标轴交于点A (-1,0)和点B (0,-5).点P 在它的对称轴上,使△ABP 周长最小的点P 坐标为 .图6-1-1③ 图6-1-1④ 图6-1-1⑤体验与感悟 6-1-1 1、(1)如图6-1-2①,在等边△ABC 中,AB=6,点E 是AB 的中点,AD 是高,在AD 上找一点P ,使PB+PE 的最小,最小值为 . (2)如图6-1-2②,圆O 的半径为2,点A 、B 、C 在圆O 上,OA ⊥OB ,∠A=60°,P 是OB 上一动点,则PA+PC 的最小值是 .(3)如图6-1-2③,点D 、E 分别是△ABC 的AC 、AB 边的中点,BC=6,BC 边上的高为4,P 在BC 边上,则△PDE 周长的最小值 .图6-1-2① 图6-1-2② 图6-1-2③2、(1)如图6-1-3①,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 .(2)如图图6-1-3②,∠AOB=45°,P 是∠AOB 内一点,PO=10,Q 、R 分别是OA 、OB 上的动点,则△PQR 周长的最小值是 .(3)如图图6-1-3③,锐角△ABC 中,24=AB ,∠BAC=45°,AD 平分∠BAC ,M 、N 分别是AD 和AB 上的动点,则BM+MN 的最小值是 .图6-1-3① 图6-1-3② 图6-1-3③ 以下为补充习题:3、如图6-1-3④,°=90∠MON ,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.图6-1-3④4、如图6-1-3⑤,已知边长为a的正三角形ABC,两顶点A、B分别在平面直角坐标系的x轴、y轴的正半轴上滑动,点C在第一象限,连结OC,则OC长的最大值是 .图6-1-3⑤图6-1-3⑥5、如图6-1-3⑥,在△ABC中,∠ABC=90°,AB=4,BC=2,点A、B分别在x轴、y轴上,当点A在x 轴的正半轴上运动时,点B随之在y轴上运动.在运动过程中,点C到原点O的最大距离为.6、如图6-1-3⑦,正方形ABCD的边长为2,当点A在x轴上运动时,点D随之在y轴上运动.在运动过程中,点B到原点O的最大距离与最小距离的积为 .图6-1-3⑦(二)线段差最大说明:此乃“三角形三边关系之两边之差小于第三边”的应用.通法:求“直线上一点到这条直线异侧两点的距离差最大”:作其中一点关于这条直线的对称点,连接这个对称点与另一点的线段所在直线与这条直线的交点即为所求.例6-1-2 几何模型AP-的值最大.(1)如图6-1-4①,点A、B位于直线m的同侧,在直线m上找一点P,使BP图6-1-4①你的作图根据是: .(2)如图6-1-4② ,点A 、B 位于直线m 异侧,在直线m 上找一点P ,使BP AP -的值最大.图6-1-4②你的作图根据是: .模型应用:如图6-1-4③,一次函数b kx y +=的图象与y x 、轴分别交于点A (2,0)、B (0,4),D 为AB 的中点,C 、A 关于原点对称.P 为OB 上一动点,请直接写出PD PC -的范围: .图6-1-4③ 体验与感悟 6-1-21、在圆O 所在的平面上有一点A ,它到圆O 的最近距离为3,最远距离为7,则圆O 的半径为 .2、点A 、B 均在由面积为1的小正方形组成的网格的格点上,建立平面直角坐标系如图6-1-5.若P 是x 轴上使得PB PA -的值最大的点,OP= .3、如图6-1-6,抛物线a bx ax y 4-2+=经过A (-1,0)、C (0,4)两点,与x 轴交于另一点B. (1)抛物线及对称轴分别为 . (2)点D 在所求抛物线的对称轴上,求DC DB -的最大值.图6-1-5 图6-1-6(三)“小虫爬爬”问题说明:求小虫在柱体、物体表面爬的最短距离,题目在多数情况下是用勾股定理求物体表面展开图上两点间距离.通法:见“小虫爬爬问题”,作展开图构造直角三角形,再用勾股定理求之.AA4cm,一直蚂蚁沿长方体例6-1-3(1)如图6-1-7①,已知长方体的长为AC=2cm,宽BC=1cm,高='的表面从A点爬到'B点的最短路程是多少?规律:“小小相加凑一边时路径最短.”(2)如图6-1-7②,圆柱形杯高为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外壁,离杯上沿4cm与蜂蜜相对的点A处,则蚂蚁达到蜂蜜的最短距离为多少?图6-1-7②规律:“一内点一外点要用轴对称.”体验与感悟 6-1-31、(1)如图6-1-8①,长方体的长、宽、高分别为15、10、20,点B 与点C 的距离为5,一只蚂蚁沿着长方体的表面从点A 爬到点B 的最短距离是( )A 、5B 、25C 、15D 、35图6-1-8① 图6-1-8② 图6-1-8③ 图6-1-8④(2)如图6-1-8②,底面半径为3cm 的圆锥的主视图是一个正三角形,C 是母线OB 的中点,则在圆锥表面从A 到C 的最短距离等于 cm.(3)如图6-1-8③,圆柱高是8cm ,底面半径为2cm ,一只蚂蚁从点A 爬到点B 处吃食物,爬行的最短路程是( )cm.(π取3)A 、20B 、10C 、14D 、无法确定(4)如图6-1-8④,ABCDEFGH 是一个无上底的长方体容器.M 在容器内侧,位于侧棱BF 上.已知AB=5,BF=9,FM=3,则从外部的点A 到内部的点M 的最短距离等于 .2、如图6-1-9,是一个三级台阶,它的每一级的长、宽、高分别为20dm ,3dm ,2dm ,A 和B 是这个台阶上两个相对的点.A 点处有一只昆虫想到B 点去吃食物,则昆虫沿着台阶爬到B 的最短路程是多少?3、在一个长为2米,宽为1米的矩形草地上,如图6-1-10堆放着一根长方体的木块,它的棱长和场地宽AD 平行且大于AD ,木块的正视图是边长为0.2米的正方形,一只蚂蚁从点A 处,到达C 处需要走的最短路程是 米.(精确到0.01米)图6-1-10(四)两“二次根式和的最小值”问题 说明:形如“求2222)-(b x m a x +++的最小值,其中m b a ,,为常数”的题目,转化为几何问题再用勾股定理来解决.(两点距离公式)例6-1-4(2012湖北十堰改编)求代数式)(4≤≤04)-4(122x x x +++的最小值.规律:先转化为直角三角形,再根据两点之间、线段最短,借助勾股定理求最小值.感悟与体验 6-1-4求函数)12≤≤0(9)-12(422x x x y +++=的最小值.二、垂线段最短 说明:“垂线段最短”用的多,但人们意识到用它的少.只要涉及点到线、线到线距离,用的都是“垂线段最短”,如高、与圆有关的位置关系等.例6-2-1 某市正在进行商业街改造,商业街起点在古民居P 的南偏西60°方向上的A 处,如图6-2-1,现已改造至古民居P 南偏西30°方向上的B 处,A 与B 相距150m ,且B 在A 的正东方向.为不破坏古民居的风貌,按照有关规定,在古民居周围100m 以内不得修建现代化商业街.若工程队继续向正东方向修建200m 商业街到C 处,则对于从B 到C 的商业街改造是否违反有关规定?图6-2-1例6-2-2 如图6-2-2,在△ABC 中,AD 是高,E 、F 分别是AC 和AB 边上不与A 、C 、B 重合的点,AG 、BH 分别垂直直线EF 与G 、H.求证:AD BH AG >+.(只考虑图示情况)图6-2-2体验与感悟 6-21、如图6-2-3①和图6-2-3②,在△ABC 中,AB=13,BC=14,135∠cos =ABC . 探究:如图6-2-3①,AH ⊥BC 于点H ,则AH= ,AC= ,△ABC 的面积=ABC S △ .拓展:如图图6-2-3②,点D 在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=m ,CF=n ,(当点D 与A 重合时,我们认为0=ABD S △) (1)用含x ,m ,n 的代数式表示ABD S △及CBD S △;(2)求(m+n )与x 的函数关系式,并求(m+n )的最大值和最小值;(3)对给定的一个x 值,有时只能确定唯一的点D ,指出这样的x 的求值范围.发现:请你确定一条直线,使得A 、B 、C 三点到这条直线的距离之和最小(不必写出过程),并写出这个最小值.三、圆中最长弦是直径说明:因四点共圆不在课标规定范围内,所以此题型不多.例6-3 如图6-3,以边长为4的正方形的中心O 为端点,引两条相互垂直的射线,分别与正方形的边交于A 、B 两点,则线段AB 的最小值是 .图6-3规律:共圆四点中,如果相对两定点是直角顶点,则两动点连线的最小值就是连接两直角顶点的线段长.四、平方和的最小值说明:“平方和最小”即:ab b a 222≥+. 它源自0≥b -a 2)(,是初中的完全平方公式与非负数的结合,中考题中常有涉及.特别地ab b a 222≥+和其变形ab b a 2≥+(),(0≥0≥b a 还是高中最重要的不等式之一.例6-4-1 阅读理解:对任意正实数b a 、,因为0≥-2)(b a ,所以0≥2-b ab a +,所以ab b a 2≥+,只有当b a =时,等号成立.根据上述内容,回答下列问题: (1)若0>m ,则m = 时,mm 1+有最小值 .(2)若0>n ,则n = 时,nn 2+有最小值 . (3)若0>x ,则x = 时,2228x x +有最小值 . 例6-4-2 如图6-4-1,AB 为半圆O 的直径,C 为半圆上与点A 、B 不重合的任意一点,过点C 作CD ⊥AB ,垂足为D ,AD=a ,DB=b.请用本题图验证:ab b a 2≥+,并指出等号成立时的条件.提示:用相似证:BD AD CD •=2;直径为最长弦. 体验与感悟 6-41、公式:对任意正数a 、b ,总有:ab b a 2≥+,并且只有当b a =时,等号成立. 直接应用与变形应用:(1)已知:)0(1>=x x y ,)0(12>=x xy ,则当=x 时,21y y +取得最小值 . (2)已知函数)0,0(>>+=x a xax y ,当=x 时,该函数有最小值 . (3)已知函数11+=x y 与函数4122++=)(x y ,当1->x 时,求21y y 的最小值,并指出相应的x 的值. 实际应用已知某汽车的一次运输成本包含以下三个部分:一是固定费用,共360元;二是燃油费,每千米为1.6元;三是折旧费,它与路程的平方成正比,比例系数为0.001.设该汽车一次运输的路程为x 千米,求当x 为多少时,该汽车平均每千米的运输成本最低?最低是多少元?五、不等式、一次函数最优方案 见第18单元:一次函数综合应用. 六、二次函数最值说明:“二次整式c bx ax ++2最值”完全可以借助二次函数c bx ax y ++=2最值解决,解决方案有三:一用配方法,二用顶点公式,三图象法.(注:a,b,c 为常数,且0≠a ) 例6-6-1 (1)62-2+x x 的最小值是 ; (2)二次函数x x y 6-2+=的最大值是 .例6-6-2 如图6-6-1,在矩形ABCD 中,AB=2,AD=3,P 是BC 上的任意一点(P 不与B 、C 重合),过点P 作AP ⊥PE 交CD 于点E.设BP 为x ,CE 为y ,当x 取何值时,y 的值最大?最大值是多少?评述:线段最值可由相似建立二次函数模型求解.例6-6-3 如图6-6-2,已知抛物线42++=bx ax y 经过点B (1,0)、C (5,0),交y 轴于点A ,对称轴l 与x 轴相交于点M.(1)请直接写出抛物线的解析式、对称轴及点A 的坐标 ;(2)连接AC ,探索:在直线AC 下方的抛物线上是否存在一点N ,使△NAC 的面积最大?若存在,请你求出点N 的坐标;若不存在,请说明理由.图6-6-2体验与感悟 6-6问题情境:已知矩形的面积为a (a 为常数,0>a ),当该矩形的长为多少时,它的周长最小?最小值是多少?数学模型:设该矩形的长为x ,周长为y ,则y 与x 的函数关系式为:)0)((2>+=x xa x y .探究应用:(1)我们可以借鉴以前研究函数的经验,先探索函数)0(1>+=x xx y 的图象和性质. ①在图6-6-3中填写下表,并画出函数的图象:x ...41 31 21 123 ... y......②观察图象,写出该该函数两条不同类型的性质:③在求二次函数)0(2≠++=a c bx ax y 的最值时,除了通过观察图象,还可以通过配方得到.请你用配方法求函数)0(1>+=x xx y 的最小值.解决问题:(2)用上述方法解决“问题情境”中的问题,直接写出答案.提示:对任意非负数m ,可设2t m =,其中2)(m t =. 提醒:回顾一下求二次函数最值有几种方法.七、几何探究最值类例6-7-1 请阅读下列材料:问题:如图6-7-1①,圆柱的高AB 和它的底面半径均为5dm ,BC 是底面直径,求一只蚂蚁从A 点出发沿圆柱表面爬行到点C 的最短路程.小明设计了两条路线:路线1:走圆柱表面最短路线(即图6-7-1②侧面展开图中的线段AC ).图6-7-1① 图6-7-1② 路线2:走圆柱高线与底面直径(即6-7-1①中AB+BC 的长). 设路线1的长度为1l ,设路线2的长度为2l ,则+==2221AB AC l BDC ︵ ² 222)(BC AB l +=将AB=5,BC=10,半圆弧BDC ︵长5π代入上面的式子得(请你帮小明完成下面的计算):==221AC l ;222)(BC AB l +== ; 2221-l l = ;∴2221l l > ∴21l l > ∴选择路线2较短.(1)小明对上述结论有些疑惑,于是他把条件改成:“圆柱的底面半径为1dm ,高AB 为5dm ”继续按前面的路线进行计算(请你帮小明完成下面的计算):路线1:==221AC l ;路线2:222)(BC AB l +== ;∵21l 22l ∴1l 2l (填<>或)所以选择路线 (填1或2)较短.(2)请你帮小明继续研究:在一般情况下,当圆柱体的底面半径为r ,高为h 时,应如何选择上面的两条路线才能使蚂蚁从点A 出发沿圆柱表面爬行到C 点的路线最短.体验与感悟 6-7-11、在一平直河岸l 同侧有A B ,两个村庄,A B ,到l 的距离分别是3km 和2km ,km AB a =(1)a >.现计划在河岸l 上建一抽水站P ,用输水管向两个村庄供水.方案设计某班数学兴趣小组设计了两种铺设管道方案:图6-7-2①是方案一的示意图,设该方案中管道长度为1d ,且1(km)d PB BA =+(其中BP l ⊥于点P );图6-7-2②是方案二的示意图,设该方案中管道长度为2d ,且2(km)d PA PB =+(其中点A '与点A 关于l 对称,A B '与l 交于点P ).观察计算(1)在方案一中,1d = km (用含a 的式子表示);(2)在方案二中,组长小宇为了计算2d 的长,作了如图6-7-2③所示的辅助线,请你按小宇同学的思路计算,图6-7-2① 图6-7-2②图6-7-2③2d = km (用含a 的式子表示).探索归纳(1)①当4a =时,比较大小:1d 2d (填“>”、“=”或“<”); ②当6a =时,比较大小:1d 2d (填“>”、“=”或“<”);(2)请你就a (当1>a 时)的所有取值情况进行分析,要使铺设的管道长度较短,应选择方案一还是方案二?例6-7-2 动手操作(1)如图6-7-3①把矩形B B AA ''卷成以AB 为高的圆柱形,则点A 与 重合,点B 与 重合.图6-7-3① 图6-7-3② 图6-7-3③探究与发现(2)如图6-7-3②所示,若圆柱的底面周长是30cm ,高是40cm ,从圆柱底部A 处沿侧面绕一圈丝带到顶部B 处做装饰,则这条丝带的最小长度是 cm ;(丝带的粗细忽略不计)(3)若用丝带从图6-7-3②圆柱底部A 处沿侧面缠绕4圈直到顶部B 处(如图6-7-3③所示),则至少需要多长丝带?创新与应用(4)如图6-7-3④,现有一圆柱形的玻璃杯,准备在杯子的外侧缠绕一层装饰带,为使带子全部包住杯子且不重叠,需要将带子的两端沿AE 、CF 方向进行裁剪,如图6-7-3⑤,若带子宽度为1.5厘米,杯子的半径为6厘米,裁剪角为α,则sin α= .图6-7-3④图6-7-3⑤ 提示:(1)、(2)略;(3)可看作把圆柱切成四段,求出一段的长再乘以4;(4)动手操作试试,看看AE 、BE 哪个等于底面周长.评述:本题融绕线、绕带问题于一题,是一道考察学生空间想象能力、分析能力的好题. 体验与感悟 6-7-21、如图6-7-4①是一个三棱柱包装盒,它的底面是边长为10cm 的正三角形,三个侧面都是矩形.现将宽为15cm 的彩色矩形纸带AMCN 裁剪成一个平行四边形ABCD (如图6-7-4②),然后用这条平行四边形纸带按如图6-7-4③的方式把这个三棱柱包装盒的侧面进行包贴(要求包贴时没有重叠部分),纸带在侧面缠绕三圈,正好将这个三棱柱包装盒的侧面全部包贴满.图6-7-4① 图6-7-4②(1)请在如图6-7-4②中,计算裁剪的角度∠BAD ;(2)计算按图6-7-4③方式包贴这个三棱柱包装盒所需的矩形纸带的长度.图6-7-4③2、如图6-7-5,四边形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;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13+时,求正方形的边长.图6-7-5CN D B例6-7-3 一种电讯信号转发装置的发射直径为31km.现要求:在一边长为30km的正方形城区选择若干个安装点,每个点安装一个这种转发装置,使这些装置转发的信号能完全覆盖这个城市.问:(1)能否找到这样的4个安装点,使得这些点安装了这种转发装置后能达到预设的要求?(2)至少需要选择多少个安装点,才能使这些点安装了这种转发装置后达到预设的要求?答题要求:请你在解答时,画出必要的示意图,并用必要的计算、推理和文字来说明你的理由.(下面给出了几个边长为30km的正方形城区示意图,供解题时选用)体验与感悟 6-7-31、三个牧童A、B、C在一块正方形的牧场上看守一群牛,为保证公平合理,他们商量将牧场划分为三块分别看守,划分的原则是:①每个人看守的牧场面积相等;②在每个区域内,各选定一个看守点,并保证在有情况时他们所需走的最大距离(看守点到本区域内最远处的距离)相等.按照这一原则,他们先设计了一种如图1的划分方案:把正方形牧场分成三块相等的矩形,大家分头守在这三个矩形的中心(对角线交点),看守自己的一块牧场.过了一段时间,牧童B和牧童C又分别提出了新的划分方案.牧童B的划分方案如图2:三块矩形的面积相等,牧童的位置在三个小矩形的中心.牧童C的划分方案如图3:把正方形的牧场分成三块矩形,牧童的位置在三个小矩形的中心,并保证在有情况时三个人所需走的最大距离相等.请回答:(1)牧童B的划分方案中,牧童(填A、B或C)在有情况时所需走的最大距离较远;(2)牧童C的划分方案是否符合他们商量的划分原则,为什么?(提示:在计算时可取正方形边长为2)。