初中数学最值问题典型例题(含答案分析)
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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 .
(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。
A
B A '
′
P
l
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。
例4、如图,在平面直角坐标系中,直线
1
y=x+1
2
与抛物线2
y=ax+bx3
-交于A,B两点,
点A在x轴上,点B的纵坐标为3。点P是直线AB下方的抛物线上一动点(不与A,B重合),过点P作x轴的垂线交直线AB与点C,作PD⊥AB于点D
(1)求a,b及sin ACP
∠的值
(2)设点P的横坐标为m
①用含m的代数式表示线段PD的长,并求出线段PD长的最大值;
②连接PB,线段PC把△PDB分成两个三角形,是否存在适合的m值,使这两个三角形的面积之比为9:10?若存在,直接写出m值;若不存在,说明理由.
例5、如图,⊙C的内接△AOB中,AB=AO=4,tan∠AOB=3
4
,抛物线2
y ax bx
=+经过点A(4,0)
与点(-2,6).
(1)求抛物线的函数解析式;
(2)直线m与⊙C相切于点A,交y于点D.动点P在线段OB上,从点O出发向点B运动;同时动点Q在线段DA上,从点D出发向点A运动;点P的速度为每秒1个单位长,点Q的速度为每秒2个单位长,当P Q⊥AD时,求运动时间t的值;
(3)点R在抛物线位于x轴下方部分的图象上,当△ROB面积最大时,求点R的坐标.
例1、证明:(1)∵△ABE是等边三角形,
∴BA=BE,∠ABE=60°.
∵∠MBN=60°,∴∠MBN-∠ABN=∠ABE-∠ABN.即∠MBA=∠NBE.
又∵MB=NB,∴△AMB≌△ENB(SAS).(5分)
解:
(2)①当M点落在BD的中点时,A、M、C三点共线,AM+CM的值最小.(7分)②如图,连接CE,当M点位于BD与CE的交点处时,
AM+BM+CM的值最小.(9分)
理由如下:连接MN,由(1)知,△AMB≌△ENB,∴AM=EN,
∵∠MBN=60°,MB=NB,∴△BMN是等边三角形.∴BM=MN.
∴AM+BM+CM=EN+MN+CM.(10分)
根据“两点之间线段最短”,得EN+MN+CM=EC最短
∴当M点位于BD与CE的交点处时,AM+BM+CM的值最小,即等于EC的长.(11分)
例2、 解:(1)设所求抛物线的解析式为:2
(1)4y a x =-+,依题意,将点B (3,0)代入,得: 2
(31)40a -+= 解得:a =-1∴所求抛物线的解析式为:2
(1)4y x =--+ (2)如图6,在y 轴的负半轴上取一点I ,使得点F 与点I 关于x 轴对称,
在x 轴上取一点H ,连接HF 、HI 、HG 、GD 、GE ,则HF =HI …………………① 设过A 、E 两点的一次函数解析式为:y =kx +b (k ≠0), ∵点E 在抛物线上且点E 的横坐标为2,将x =2代入抛物线2
(1)4y x =--+,得 2
(21)43y =--+= ∴点E 坐标为(2,3)
又∵抛物线2
(1)4y x =--+图像分别与x 轴、y 轴交于点A 、B 、D ∴当y =0时,2(1)40x --+=,∴x =-1或x =3 当x =0时,y =-1+4=3, ∴点A (-1,0),点B (3,0),点D (0,3) 又∵抛物线的对称轴为:直线x =1,
∴点D 与点E 关于PQ 对称,GD =GE …………………② 分别将点A (-1,0)、点E (2,3)代入y =kx +b ,得: 0
23k b k b -+=⎧⎨
+=⎩ 解得:
1
1
k b =⎧⎨=⎩ 过A 、E 两点的一次函数解析式为:y =x +1
∴当x =0时,y =1 ∴点F 坐标为(0,1) ∴DF =2………………………………………③ 又∵点F 与点I 关于x 轴对称, ∴点I 坐标为(0,-1) ∴22222425EI DE DI =
+=+=
又∵要使四边形DFHG 的周长最小,由于DF 是一个定值, ∴只要使DG +GH +HI 最小即可
由图形的对称性和①、②、③,可知, DG +GH +HF =EG +GH +HI
只有当EI 为一条直线时,EG +GH +HI 最小
设过E (2,3)、I (0,-1)两点的函数解析式为:111(0)y k x b k =+≠,
分别将点E (2,3)、点I (0,-1)代入11y k x b =+,得:
11123
1
k b b +=⎧⎨
=-⎩