初中数学竞赛专题:几何不等式与极值问题

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初中数学竞赛专题:不等式

初中数学竞赛专题:不等式

初中数学竞赛专题:不等式 §5.1 一元一次不等式(组)

5.1.1★已知2(2)3(41)9(1)x x x ---=-,且9y x <+,试比较1π

y 与

10

31

y 的大小. 解析 首先解关于x 的方程得10x =-.将10x =-代入不等式得109y <-+,即1y <-.又因为110π

31

<,所以110π

31

y y >

5.1.2★解关于x 的不等式

233122x x

a a

+-->

. 解析 由题设知0a ≠,去分母并整理得

(23)(23)(1)a x a a +>+-.

当230a +>,即3

(0)2

a a >-≠时,1x a >-; 当230a +=,即32

a =-时,无解; 当230a +<,即32

a <-时,1x a <-.

评注 对含有字母系数的不等式的解,也要分情况讨论.

5.1.3★★已知不等式(2)340a b x a b -+-

x >,求不等式(4)230a b x a b -+->的解. 解析 已知不等式为(3)43a b x b a -<-.由题设知

20,

434.29a b b a a b -<⎧⎪

-⎨=⎪-⎩

所以 2,

7.8a b b a <⎧⎪⎨

=⎪⎩

由728a a <,可得0a <,从而0a <,78

b a =. 于是不等式(4)230a b x a b -+->等价于

721

()2028

a a x a a -+->,

即5528ax a ->,解得14

x >-. 所求的不等式解为14

x >-.

5.1.4★★如果关于x 的不等式

(2)50a b x a b -+->

初中奥林匹克数学竞赛知识点总结及训练题目-定值与最值

初中奥林匹克数学竞赛知识点总结及训练题目-定值与最值

初中数学竞赛辅导讲义---几何的定值与最值

几何中的定值问题,是指变动的图形中某些几何元素的几何量保持不变,或几何元素间的某些几何性质或位置关系不变的一类问题,解几何定值问题的基本方法是:分清问题的定量及变量,运用特殊位置、极端位置,直接计算等方法,先探求出定值,再给出证明. 几何中的最值问题是指在一定的条件下,求平面几何图形中某个确定的量(如线段长度、角度大小、图形面积)等的最大值或最小值,求几何最值问题的基本方法有: 1.特殊位置与极端位置法; 2.几何定理(公理)法;

3.数形结合法等.

注:几何中的定值与最值近年广泛出现于中考竞赛中,由冷点变为热点.这是由于这类问题具有很强的探索性(目标不明确),解题时需要运用动态思维、数形结合、特殊与一般相结合、 逻辑推理与合情想象相结合等思想方法. 【例题就解】

【例1】 如图,已知AB=10,P 是线段AB 上任意一点,在AB 的同侧分别以AP 和PB 为边作等边△APC 和等边△BPD ,则CD 长度的最小值为 .

思路点拨 如图,作CC ′⊥AB 于C ,DD ′⊥AB 于D ′,DQ ⊥CC ′,CD 2=DQ 2+CQ 2,DQ=

2

1

AB 一常数,当CQ 越小,CD 越小,本例也可设AP=x ,则PB=x 10,从代数角度探求CD 的最小值.

注:从特殊位置与极端位置的研究中易得到启示,常能找到解题突破口,特殊位置与极端位置是指:

(1)中点处、垂直位置关系等; (2)端点处、临界位置等.

【例2】 如图,圆的半径等于正三角形ABC 的高,此圆在沿底边AB 滚动,切点为T ,圆

初中数学竞赛第十二讲几何不等式(含解答)

初中数学竞赛第十二讲几何不等式(含解答)

第十二讲几何不等式

一、选择题

1.已知线段a,b,c的长度满足a < b < c,那么以a,b,c为边组成三角形的条件是()A.c – a < b ; B.2b < a + c ; C.c – b > a; D.2b< ac

2.在△ABC中,若∠A=58°,AB>BC,则∠B的取值范围是()

A.0°< ∠B < 64°; B.58°< ∠B < 64°

C.58°< ∠B < 122°; D.64°< ∠B < 122°

3.在锐角三角形ABC中,a = 1, b = 3,那么第三边c的变化范围是()

A.2 < c < 4; B.2 < c < 3; C.2 < c < 10; D.22< c < 10

4.一个等腰三角形ABC,顶角为∠A,作∠A的三等分线AD、AE,

即∠1 = ∠2 = ∠3(如图),若BD=x, DE=y, CE=z,则有()

A.x > y > z ; B.x = z > y

C.x = z < y; D.x < y = z

5.已知三角形三边长a,b,c都是整数,并且a≤b<c,若b =

7,那么这样的三角形共有()个。

A.21; B.28; C.49; D.14

二、解答题

1.如图,已知△ABC中,AB > AC,AD是中线,AE是角平分线。

求证:(1)2AD < AB + AC;(2)∠BAD > ∠DAC;(3)AE < AD。

初中数学竞赛:最值问题求法应用举例[附答案]

初中数学竞赛:最值问题求法应用举例[附答案]

最值问题求法

例题(1)、若实数a ,b ,c 满足a2 + b2+ c2= 9,则代数式(a - b)2 + (b —c)2 +(c - a)2的最大值是()

A.27 B、 18 C、15 D、 12

例题(2)、如果对于不小于8的自然数N ,当3N+1是一个完全平方数时,N + 1都能表示成K个完全平方数的和,那么K的最小值是()

A、 1

B、 2

C、 3

D、 4

例题(3)、设a、b为实数,那么a2+ab+b2-a-2b的最小值是

——————————

例题(4)、已知实数a、b满足a2+ab+b2=1 ,则a2-ab+b2的最小值和最大

值的和是

————————

例题5、若a、b满足3a+5∣b∣= 7 ,则S= 2a-3∣b∣的最大值为

-------------------,最小值为

--------------------

(二)、直接运用a 2+b 2

≥ 2ab ( a +b ≥ 2ab )性质求最值。 例题(6)、若X > 0,则函数Y =3X +3

1X

+21

++

X

X 的最小值。

例题(7)、已知 a 、b 、c 、d 均为实数,且a +b +c +d = 4 ,a 2+b 2+c 2

+d 2 =316

,求a 的最小值与最大值。

(三)、用一元二次方程根的判别式Δ=b 2-4ac (结合韦达定理)求最值。

例题(8)、已知实数a 、b 、c 满足a +b +c = 2 ,abc = 4 ,○1求a 、b 、c 中最大者的最小值 ;○2求∣a ∣+∣b ∣+∣c ∣的最小值。

例题(9)、求函数Y = 12

初中数学竞赛辅导2021届人教版初中数学第17章《几何不等式与极值

初中数学竞赛辅导2021届人教版初中数学第17章《几何不等式与极值

初中数学竞赛辅导2021届人教版初中数学第17章《几何不等式

与极值

2021年初中数学竞赛辅导专题讲义

第17章几何不等式与极值问题

17.1.1★一个凸行边形的内角中,恰好有4个钝角,求n的最大值.解析

考虑这个凸行边缘的n个外角,n?四角≥ 90?, 为什么?N4.90?? 360? (严格)

小于是由于4个钝角的外角和大于0?),因此n?8,n的最大值是7.易构造这样的例子。如果恰好有k个钝角,则n的最大值是k?3.

17.1.2 ★ 在里面△ ABC,AB?AC,P是BC侧的高ad点。验证:ab?交流电?PB个人计算机

apcbd

分析

易知ab?ac?pb?pc,

又是AB2?ac2?bd2?cd2?pb2?pc2

故有ab?ac?pb?pc.

评论的读者可能希望考虑AD是角平分线和中线的情况。

17.1.3已知四边形abcd,ac、bd交于o,△ado和△bco的面积分别为3、12,求四边形abcd面积的最小值.

adobc

解析

易懂

s△abobos△bco??,故s△abo?s△cdo?s△ado?s△bco?36.s△adodos△dco从而

s△abo?s△cdo≥2s△abo?s△cdo?12,

什么时候△ 阿布?当s时,等号成立△ CDO(此时,四边形ABCD为梯形),因此四边形ABCD面积达到最小值27

17.1.4★已知:直角三角形abc中,斜边bc上的高h?6.(1)求证:bc?h?ab?ac;(2)求?bc?h?-?ab?ac?.解析

22? 卑诗省?H2.ab?交流电?

2?bc2?h2?2bc?h?ab2?ac2?2ab?ac,

初中数学竞赛辅导资料(七八年级部分)11-5最值问题6绝对值42

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(五)最值问题

1. (本题7分)若x ,y 是实数,求19993322+--+-y x y xy x 的最小值。

2. (本题7分)若xy =1,求代数式

4

4411y x +的最小值。

3. (本题7分)设21、x x 是方程02324222=-++-m m mx x 的两个实根,当m 为何值时,2

221x x + 有最小值,并求这个最小值。

(六)绝对值的几何意义(每小题5分)

1.已知a是有理数,则| a-2007|+| a-2008|的最小值是。

2.若|x+1|+|2-x|=3,则x的取值范围是。

3.不等式|x+2|+|x-3|>5的解集是。

4. 对于任意数x,若不等式|x+2|+|x-4|>a恒成立,则a的取值范围是。

5. 已知|x+2|+|1-x|=9-|y-5|-|1+y|,则x+ y最大值是,最小值是.

(七)平面直角坐标系与一次函数(每小题6分)

1.若直线y=kx+b经过一、二、四象限,则直线y=bx+k不经过()

(A)第一象限(B)第二象限(C)第三象限(D)第四象限

2.在平面直角坐标系中,已知A(2,•-2),点P是y轴上一点,则使AOP为等腰三角形的点P 有()

(A)1个(B)2个(C)3个(D)4个

3.过点P(-1,3)直线,使它与两坐标轴围成的三角形面积为5,•这样的直线可以作()

(A)4条(B)3条(C)2条(D)1条

4.若k、b是一元二次方程x2+px-│q│=0的两个实根(kb≠0),在一次函数y=kx+b中,y随x的增

初中数学竞赛:平面几何中的最值问题

初中数学竞赛:平面几何中的最值问题

初中数学竞赛:平面几何中的最值问题

在平面几何中,我们常常遇到各种求最大值和最小值的问题,有时它和不等式联系在一起,统称最值问题.如果把最值问题和生活中的经济问题联系起来,可以达到最经济、最节约和最高效率.下面介绍几个简例.

例1 已知AB是半圆的直径,如果这个半圆是一块铁皮,ABDC是内接半圆的梯形,试问怎样剪这个梯形,才能使梯形ABDC的周长最大(图3-91)?

分析本例是求半圆AB的内接梯形的最大周长,可设半圆半径为R.由于AB ∥CD,必有AC=BD.若设CD=2y,AC=x,那么只须求梯形ABDC的半周长u=x+y+R 的最大值即可.

解作DE⊥AB于E,则

x2=BD2=AB·BE

=2R·(R-y)=2R2-2Ry,

所以

所以求u的最大值,只须求-x2+2Rx+2R2最大值即可.

-x2+2Rx+2R2=3R2-(x-R)2≤3R2,

上式只有当x=R时取等号,这时有

所以2y=R=x.

所以把半圆三等分,便可得到梯形两个顶点C,D,这时,梯形的底角恰为60°和120°.

例2 如图3-92是半圆与矩形结合而成的窗户,如果窗户的周长为8米(m),怎样才能得出最大面积,使得窗户透光最好?

分析与解设x表示半圆半径,y表示矩形边长AD,则必有

2x+2y+πx=8,

若窗户的最大面积为S,则

把①代入②有

即当窗户周长一定时,窗户下部矩形宽恰为半径时,窗户面积最大.

例3 已知P点是半圆上一个动点,试问P在什么位置时,PA+PB最大(图3-93)?

分析与解因为P点是半圆上的动点,当P近于A或B时,显然PA+PB渐小,在极限状况(P与A重合时)等于AB.因此,猜想P在半圆弧中点时,PA+PB取最大值.

珍藏初中数学竞赛中最值问题求法应用举例

珍藏初中数学竞赛中最值问题求法应用举例

初中数学竞赛辅导专题(三)

初中数学竞赛中最值问题求法应用举例

最值问题是数学竞赛中考试的重要内容之一,任何一级、任何一年的竞考都是必考内容。现根据我在辅导学生过程中的体会归纳整理如下: (一)根据非负数的性质求最值。

1、若M =(X ±a )2 +b ,则当X ±a = 0时M 有最小值b 。

2、若M = -(X ±a )2 + b ,则当X ±a = 0 时M 有最大值b 。

3、用(a ±b )2≥0 ,∣a ∣≥0,a ≥0的方法解题。

【说明:这里用到的很重要的思想方法是配方法和整体代换思想。】

例题(1)、若实数a ,b ,c 满足a 2 + b 2 + c 2

= 9,则代数式 (a - b )2 +

(b —c )2 +(c - a )2

的最大值是 ( )

A .27

B 、 18

C 、15

D 、 12 解:(a -b)2+(b -c)2+(c -a)2= 2(a 2+b 2+c 2)-2ab -2bc -2ca = 3(a 2+b 2+c 2)-a 2-b 2-c 2-2ab -2bc -2ca = 3(a 2+b 2+c 2)-(a 2+b 2+c 2+2ab +2bc +2ca)

=3(a 2+b 2+c 2)-(a+b+c)2 = 27-(a+b+c)2 ≤ 27 . ∵a 2+b 2+c 2

= 9 , ∴ a,b,c 不全为0 。当且仅当a + b + c = 0 时原式的最大值为 27 。 【说明,本例的关键是划线部份的变换,采用加减(a 2+b 2+c 2)后用完全平方式。】 例题(2)、如果对于不小于8的自然数N ,当3N+1是一个完全平方数时,N +

初中几何第07讲 几何不等式(1)

初中几何第07讲 几何不等式(1)

第七讲几何不等式(1)

几何问题中出现的不等式称为几何不等式.解数学竞赛中出现的几何不等式,需要熟悉几何中有关的基本不等式和常用的定理,还要掌握代数方法和三角方法.

1.有关证明线段不等的公理和定理

(1) 在联结两点的所有线中,线段最短.

(2) 在同一个三角形中,任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边.

(3) 定点P到定直线的最短距离,是从P向定直线所作的垂线段的长.

(4) 在两个三角形中,如果有两组对应边分别相等,那么夹角大的所对的第三边也大.

(5) 托勒密不等式:在四边形ABCD中,有AB·CD+AD·BC≥AC·BD.当且仅当ABCD是圆内接四边形时等号成立.

(6) 欧拉定理,欧拉不等式

若△ABC的外接圆半径为R,内切圆半径为r,两圆心间的距离为d,则d=)2

(r

R-,当且仅当△ABC为正三角形时,d=0. R≥2r

R

(7) 埃德斯——莫德尔不等式

设P为△ABC内任意一点,Ra, R b, Rc分别表示P到顶点A、B、C的距离,

d a, d b, d c分别表示P到三边BC,CA,AB的距离,则R a+ R b+ R c≥2(d a+ d b+ d c)

(8) 费尔马点

在△ABC中,使PA+PB+PC为最小的平面上的点成为费尔马点,当∠BAC≥120°时,A点即为费尔马点,当△ABC内任一内角均小于120°时,则与三边张角均为120°时的P点即为费尔马点.

2.有关证明角不等的定理

(1)三角形的任何一个外角大于和它不相邻的任意一个内角.

(2)在同一个三角形中,大边对大角,小边对小角,反之亦然.

初中数学竞赛 知识点和真题 第24讲 几何极值

初中数学竞赛 知识点和真题 第24讲 几何极值

第24讲 几何极值

代数不过是书写的几何,而几何不过是图形的代数。 ——索菲娅·格梅茵 知识方法扫描

求几何量(如线段的长度,角的度数,平面图形的面积,立体图形的体积)的最大最小值的问题,或确定某些几何元素(如点)的位置,几何量有最大最小的问题称为几何极值问题。处理几何极值问题一般有两种方法:几何方法和代数方法。

1.几何方法:利用几何量之间的不等关系如

两点之间线段最短;过直线外一点向直线引的线段中、垂线段最短;三角形任何两边之和大于第三边, 两边之差小于第三边;三角形中大角对大边;同一圆中, 弦心距越小, 它所对的弦越大等结论来求几何极值的方法。

另外,在用几何方法求几何极值时,几何变换是重要的方法。

2.代数方法:先将几何图形中量的计算转化为代数的问题, 然后通过代数式的恒等变形, 利用一次函数、二次函数的有关性质或构造二次方程, 利用根的判别式, 或利用不等式的性质来处理等方法。 数形结合是一种重要的数学解题策略。

经典例题解析

例1(1998年北京市竞赛试题)如图, 矩形ABCD 中, AB =20cm, BC =10cm, 若在AC 、AB 上各取一点M 、N, 使BM +MN 的值最小, 求这个最小值.

解 取B 点关于AC 的对称点B′, 连结AB′, AB′交CD 于P, 则N 点关于AC 的对称点N′必在AB′上, 连结MN′, 则MN′=MN, 问题转化为求BM +MN′的最小值.

自B 作BH ⊥AB′于H, 则BH 为BM +MN′的最小值, 也即BM +MN 的最小值.

连结PB, 则S △PAB =2

初中数学竞赛:几何的定值与最值(附练习题及答案)

初中数学竞赛:几何的定值与最值(附练习题及答案)

初中数学竞赛:几何的定值与最值

几何中的定值问题,是指变动的图形中某些几何元素的几何量保持不变,或几何元素间的某些几何性质或位置关系不变的一类问题,解几何定值问题的基本方法是:分清问题的定量及变量,运用特殊位置、极端位置,直接计算等方法,先探求出定值,再给出证明. 几何中的最值问题是指在一定的条件下,求平面几何图形中某个确定的量(如线段长度、角度大小、图形面积)等的最大值或最小值,求几何最值问题的基本方法有:

1.特殊位置与极端位置法;

2.几何定理(公理)法;

3.数形结合法等.

注:几何中的定值与最值近年广泛出现于中考竞赛中,由冷点变为热点.这是由于这类问题具有很强的探索性(目标不明确),解题时需要运用动态思维、数形结合、特殊与一般相结合、 逻辑推理与合情想象相结合等思想方法.

【例题就解】

【例1】 如图,已知AB=10,P 是线段AB 上任意一点,在AB 的同侧分别以AP 和PB 为边作等边△APC 和等边△BPD ,则CD 长度的最小值为 .

思路点拨 如图,作CC ′⊥AB 于C ,DD ′⊥AB 于D ′,DQ ⊥CC ′,CD 2=DQ 2+CQ 2,DQ=21AB 一常数,当CQ 越小,CD 越小,本例也可设AP=x ,则PB=x 10,从代数角度探求CD 的最小值.

注:从特殊位置与极端位置的研究中易得到启示,常能找到解题突破口,特殊位置与极端位置是指:

(1)中点处、垂直位置关系等;

(2)端点处、临界位置等.

【例2】 如图,圆的半径等于正三角形ABC 的高,此圆在沿底边AB 滚动,切点为T ,圆交AC 、BC 于M 、N ,则对于所有可能的圆的位置而言, MTN 为的度数( )

人教版初中数学竞赛专题复习第17章 几何不等式与极值问题(含答案)

人教版初中数学竞赛专题复习第17章 几何不等式与极值问题(含答案)

第17章 几何不等式与极值问题

17.1.1★ 一个凸行边形的内角中,恰好有4个钝角,求n 的最大值. 解析

考虑这个凸行边形的n 个外角,有4n -个角90︒≥,故有()490360n -⨯︒<︒(严格小

于是由于4个钝角的外角和大于0︒),因此8n <,n 的最大值是7.易构造这样的例子。 如果恰好有k 个钝角,则n 的最大值是3k +.

17.1.2★ 在ABC △中,AB AC >,P 为BC 边的高AD 上的一点,求证:AB AC PB PC -<-.

P

C

D

B A

解析

易知AB AC PB PC +>+,

又2222AB AC BD CD -=- 22PB PC =-,

故有AB AC PB PC -<-. 评注 读者不妨考虑AD 是角平分线与中线的情况.

17.1.3 已知四边形ABCD ,AC 、BD 交于O ,ADO △和BCO △的面积分别为3、12,求四边形ABCD 面积的最小值.

C

B O

D

A

解析

易知

ABO BCO

ADO DCO

S S BO S DO S ==△△△△,故36ABO CDO ADO BCO S S S S ⋅=⋅=△△△△.

从而12ABO CDO S S +△△≥,

且当ABO CDO S S =△△(此时四边形ABCD 为一梯形)时等号成立,所以此时四边形ABCD 面积达到最小值27.

17.1.4★ 已知:直角三角形ABC 中,斜边BC 上的高6h =. (1)求证:BC h AB AC +>+; (2)求()()2

2

BC h AB AC ++-. 解析

七年级数学竞赛题:最大值与最小值

七年级数学竞赛题:最大值与最小值

七年级数学竞赛题:最大值与最小值

在实际生活与生产中,人们总想节省时间或费用,而取得最好的效果或最高效益,反映在数学问题上,就是求某个量,或者几个量的和、差、积、商的最大值和最小值,这类问题被称之为最值问题.在现阶段,解这类问题的相关知识与基本方法有:。

1.通过枚举选取;

2.利用完全平方式性质;

3.运用不等式(组)逼近求解;

4.借用几何中的不等量性质、定理等.

解答这类问题应当包括两个方面,一方面要说明不可能比某个值更大(或更小),另一方面要举例说明可以达到这个值,前者需要详细说明,后者需要构造一个合适的例子.

例1 若c为正整数,且a+b=c,b+c=d,d+a=b,则(a+b)·(b+c)(c+d)(d+a)的最小值是________.

(北京市竞赛题) 解题思路条件中关于c的信息最多,应突出c的作用,把a、b、d及待求式用c的代数式表示.

例2 多项式5x2一4xy+4y2+12x+25的最小值为( ).

(“五羊杯”竞赛题) (A)4 (B)5 (C)16 (D)25

解题思路由多项式的特点联想到完全平方式,关键是正确地拆项与恰当地组合,以便得到完全平方式并利用其性质求最小值.

例3 如图,设A、B、C、D是四个居民小区,现要在四边形ABCD内部建一个购物中心,试问应把购物中心建在何处,才能使四个居民小区到购物中心的距离总和最小?

(全国“数学知识应用”夏令营试题) 解题思路先确定购物中心所建位置,然后从反面说明此点能满足要求..

例4某家电生产企业根据市场调查分析,决定调整产品生产方案,准备每周(按120个工时计算)生产空调器、彩电、冰箱共360台,且冰箱至少生产60台,已知生产这些家电产品每台所需工时和每台产值如下表

七年级数学最大值最小值题型

七年级数学最大值最小值题型

七年级数学最大值最小值题型

七年级数学中,最大值和最小值的题型是比较常见的。以下是一些常见的题型:1.代数式求最值:给定一个代数式,求其最大值或最小值。例如,已知x、y、z均为非负数,且满足x+y+z=30,求M=5x+4y+2z的最小值和最大值。

2.实际应用题:在解决实际问题时,经常需要求最值。例如,求一个几何图

形中最大面积或最小周长等问题。

3.最大(小)值点问题:给定一个函数,求其最大(小)值点。例如,求二

次函数y=ax²+bx+c的最大(小)值点。

4.利用不等式求最值:通过不等式的性质,将代数式进行适当变形,然后利

用不等式求解。例如,已知x、y、z均为正数,且满足x+y+z=3,求xy+yz+zx 的最小值。

5.利用函数的单调性求最值:通过函数的单调性来判断函数的最值。例如,

求一个二次函数在指定区间内的最大(小)值。

以上是一些常见的最大值和最小值的题型,需要学生掌握相应的解题方法和技巧。同时,还需要多做练习题,加深对知识的理解和掌握。

初中数学竞赛:几何不等式

初中数学竞赛:几何不等式

初中数学竞赛:几何不等式

平面图形中所含的线段长度、角的大小及图形的面积在许多情形下会呈现不等的关系.由于这些不等关系出现在几何问题中,故称之为几何不等式.在解决这类问题时,我们经常要用到一些教科书中已学过的基本定理,本讲的主要目的是希望大家正确运用这些基本定理,通过几何、三角、代数等解题方法去解决几何不等式问题.这些问题难度较大,在解题中除了运用不等式的性质和已经证明过的不等式外,还需考虑几何图形的特点和性质.

几何不等式就其形式来说不外乎分为线段不等式、角不等式以及面积不等式三类,在解题中不仅要用到一些有关的几何不等式的基本定理,还需用到一些图形的面积公式.下面先给出几个基本定理.

定理1在三角形中,任两边之和大于第三边,任两边之差小于第三边.

定理2同一个三角形中,大边对大角,小边对小角,反之亦然.

定理3在两边对应相等的两个三角形中,第三边大的,所对的角也大,反之亦然.

定理4三角形内任一点到两顶点距离之和,小于另一顶点到这两顶点距离之和.

定理5自直线l外一点P引直线l的斜线,射影较长的斜线也较长,反之,斜线长的射影也较长.

说明如图2-135所示.PA,PB是斜线,HA和HB分别是PA和PB在l上的射影,若HA>HB,则PA>PB;若PA>PB,则HA>HB.事实上,

由勾股定理知

PA2-HA2=PH2=PB2-HB2,

所以

PA2-PB2=HA2-HB2.

从而定理容易得证.

定理6 在△ABC中,点P是边BC上任意一点,则有

PA≤max{AB,AC},

当点P为A或B时等号成立.

说明 max{AB,AC}表示AB,AC中的较大者,如图2-136所示,若P在线段BH上,则由于PH≤BH,由上面的定理5知PA≤BA,从而

初中数学竞赛奥数培优资料第三辑专题25 平面几何的最值问题

初中数学竞赛奥数培优资料第三辑专题25 平面几何的最值问题

专题25平面几何的最值问题

阅读与思考

几何中的最值问题是指在一定的条件下,求平面几何图形中某个确定的量(如线段长度、角度大小、图形面积)等的最大值或最小值.

求几何最值问题的基本方法有:

1.特殊位置与极端位置法:先考虑特殊位置或极端位置,确定最值的具体数据,再进行一般情形下的推证.

2.几何定理(公理)法:应用几何中的不等量性质、定理.

3.数形结合法等:揭示问题中变动元素的代数关系,构造一元二次方程、二次函数等.

例题与求解

【例1】在Rt△ABC中,CB=3,CA=4,M为斜边AB上一动点.过点M作MD⊥AC于点D,过M 作ME⊥CB于点E,则线段DE的最小值为.(四川省竞赛试题)

解题思路:四边形CDME为矩形,连结CM,则DE=CM,将问题转化为求CM的最小值.

【例2】如图,在矩形ABCD中,AB=20cm,BC=10cm.若在AC,AB上各取一点M,N,使BM+MN 的值最小,求这个最小值.(北京市竞赛试题)

解题思路:作点B关于AC的对称点B′,连结B′M,B′A,则BM=B′M,从而BM+MN=B′M+MN.要使BM+MN的值最小,只需使B′M十MN的值最小,当B′,M,N三点共线且B′N⊥AB时,B′M+MN的值最小.

a ),P为AB边上的一动点,直线DP交CB的延

【例3】如图,已知□ABCD,AB=a,BC=b(b

长线于Q.求AP+BQ的最小值.(永州市竞赛试题)

解题思路:设AP =x ,把AP ,BQ 分别用x 的代数式表示,运用不等式以ab b a 222≥+或a +b ≥2ab

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初中数学竞赛专题:几何不等式与极值问题

17.1.1★ 一个凸行边形的内角中,恰好有4个钝角,求n 的最大值.

解析

考虑这个凸行边形的n 个外角,有4n -个角90︒≥,故有()490360n -⨯︒<︒(

严格小于是由于4个钝角的外角和大于0︒),因此8n <,n 的最大值是7.易构造这样的例子。 如果恰好有k 个钝角,则n 的最大值是3k +. 17.1.2★

在ABC △中,AB AC >,P 为BC 边的高AD 上的一点,求证:AB AC PB PC -<-.

P

C

D

B A

解析 易知AB AC PB PC +>+,

又2222AB AC BD CD -=-

22PB PC =-,

故有AB AC PB PC -<-. 评注

读者不妨考虑AD 是角平分线与中线的情况.

17.1.3 已知四边形ABCD ,AC 、BD 交于O ,ADO △和BCO △的面积分别为3、12,求四边形ABCD 面积的最小值.

C

B O

D

A

解析 易知

ABO BCO

ADO DCO

S S BO S DO S ==

△△△△,故36ABO CDO ADO BCO S S S S ⋅=⋅=△△△△.

从而12ABO CDO S S +△△≥,

且当ABO CDO S S =△△(此时四边形ABCD 为一梯形)时等号成立,所以此时四边形ABCD 面积达到最小值27. 17.1.4★

已知:直角三角形ABC 中,斜边BC 上的高6h =.

(1)求证:BC h AB AC +>+;

(2)求()()2

2BC h AB AC ++-. 解析

()

()2

2

BC h AB AC +-+

222222BC h BC h AB AC AB AC =++⋅---⋅,

由条件,知242ABC BC h S AB AC ⋅==⋅△,且222AB AC BC +=, 于是()()2

2

236BC h AB AC h +-+==. 注意:这同时解决了(1)和(2). 17.1.5★

设矩形ABCD ,10BC =,7CD =,动点F 、E 分别在BC 、CD 上,且4BF ED +=,求AFE △面

积的最小值.

B F

C

E

D A

解析设 BF x =,()4DE y x ==-,则()()()1

1

7101077022ABF ADE ECF S S S x y x y xy ++=++--=+⎡⎤⎣⎦△△△。 由()2

144

xy x y +=≤。故

()1

70704332

AEF S -⨯+=△≥.

当2BF ED ==时达到最小值. 17.1.6★

设P 是定角A ∠内一定点,过P 作动直线交两边于M 、N ,求证:AMN △面积最小时,P

为MN 的中点.

解析 如图,连结AP ,设MAP α∠=,NAP β∠=,θαβ=+,由

AMP ANP MAN S S S +=△△△,得

sin sin sin AM AP AN AP AM AN αβθ⋅⋅+⋅⋅=⋅。

又 左式2AP ≥,

故 212sin sin sin 2sin AMN AP S AM AN αβ

θθ

=⋅⋅△≥

达到最小值时,须AMP ANP S S =△△,故P 为MN 之中点. 17.1.7★

正三角形ABC 的边长为1,M 、N 、P 分别在BC 、CA 、AB 上,1BM CN AP ++=,求

MNP △的最大面积。

A

B

C

M

P

N

x

y

z

解析 如图,设BM x =,CN y =,AP z =,则0x ≤,y ,1z ≤,1x y z ++=。

()()()1

111sin602APN BPM MNC S S S x z y x z y ++=-+-+-︒⎡⎤⎣

⎦△△△, 于是问题变为求()()()111x z y x z y -+-+-的

最小值,展开后约去()1x y z ++=,即求xz yx zy ++的最大值. 由不等式()2

1

13

3xy yz zx x y z ++++=

≤知,当13x y z ===时,2

9

APN BPM MNC ABC S S S S ===△△△△,此时MNP S △的面积达到最大值。

(

)max 13MNP ABC S S =

△△17.1.8★

设ABC △是边长为l 的正三角形,过顶点A 引直线l ,顶点B 、C 到l 的距离记为1d 、

2d ,求12d d +的最大值.

l

C

P

B

l

A

Q

解析

如图,若l 穿过BC ,则由“直角边小于斜边”知121d d BC +=≤,取到等号时仅当l BC ⊥.

若l 不经过BC ,取BC 中点P ,作PQ l ⊥,Q 在l 上,

则1222d d PQ AP +==≤取到等号仅当l BC ∥.

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