圆中有关最值问题一.doc
(完整版)圆最值问题题型归纳
x圆中最值问题类型一 圆上一点到直线距离的最值问题例1 已知P 为直线y=x +1上任一点，Q 为圆C ：22(3)1x y -+=上任一点，则PQ 的最小值为 .变题1：已知A (0,1),B (2,3),Q 为圆C 22(3)1x y -+=上任一点，则QAB S 的最小值为 .变题2：由直线y=x +1上一点向圆C ：22(3)1x y -+=引切线，则切线长的最小值为变题3：已知P 为直线y=x +1上一动点，过P 作圆C ：22(3)1x y -+=的切线PA ，PB,A 、B 为切点，则当PC= 时，APB ∠最大．变题4：已知P 为直线y=x +1上一动点，过P 作圆C ：22(3)1x y -+=的切线PA ，PB,A 、B 为切点，则四边形PACB 面积的最小值为 .例2已知圆C ：222430x y x y ++-+=，从圆C 外一点11(,)P x y 向该圆引一条切线，切点为M ，O 为坐标原点，且有PM=PO ,求使得PM 取得最小值的点P 坐标．类型二 利用圆的参数方程求最值（或几何意义）例3若实数x 、y 满足22240x y x y ++-=，求x-2y 的最大值．如在上例中，改为求12y x --，22(2)(1)x y -+-，1x y --的取值范围，该怎么求解？类型三：转化成函数或不等式求最值例4已知圆O ：221x y +=，PA 、PB 为该圆的两条切线，A 、B 为两切点，则PA PB ⋅的最小值为例5已知圆C ：22+24x y +=（）， 过点(1,0)A -做两条互相垂直的直线12l l 、，1l 交圆C 与E 、F 两点，2l 交圆C 与G 、H 两点，（1）EF +GH 的最大值．(2) 求四边形EGFH 面积的最大值．6、已知C 过点)1,1(P ,且与M :222(2)(2)(0)x y r r +++=>关于直线20x y ++=对称.(Ⅰ)求C 的方程；(Ⅱ)设Q 为C 上的一个动点,求PQ MQ ⋅的最小值；(Ⅲ)过点P作两条相异直线分别与C 相交于B A ,,且直线PA 和直线PB 的倾斜角互补,O 为坐标原点,试判断直线OP 和AB 是否平行?请说明理由.7、如图，在矩形ABCD 中，3,1AB BC ==，以A 为圆心1为半径的圆与AB 交于E （圆弧DE 为圆在矩形内的部分）（Ⅰ）在圆弧DE 上确定P 点的位置，使过P 的切线l 平分矩形ABCD 的面积；（Ⅱ）若动圆M 与满足题（Ⅰ）的切线l 及边DC 都相切，试确定M 的位置，使圆M 为矩形内部面积最大的圆．l P E C M。
与圆有关的最值问题
O B
2
P
r 2 po r (1 2sin ) po 1 1 2( ) po 2 2 2 设po t (t 1) 则PAPB (t 1)(1 t ) t t 3 2 2 3
C O x
3 5. 易得 PM 的最小值为 10
二、利用所求式的几何意义转化为线 性规划问题求最值
例2：若实数x、y满足 x y 2x 4 y 0 求（1）x-2y的最大值．
2 2
y 1 （ 2） x 2
的取值范围。 2 2 ( x 2) ( y 1) 的取值范围。 （ 3） （4） x y 1 的取值范围。
2 2 ( x 2) ( y 1) (3)
表示为圆上任意一点P到点A(2,1)距离的平方
P
因为 所以
PA [CA 5, CA 5]
. C
A(2,1)
PA2 ( x 2)2 ( y 1)2 [50 10 2,50 10 2]
(4) 因为圆上任一点P(x,y)到直线 x y 1 0 的距离
E M A N G C F H O x
解（1）令圆心C到弦EF的距离为 EF+GH 2( 4 d12 4 d 2 2 )
d1，到弦GH的距离为 d2，则
又 d12 d22 CA2 1
4 d12 4 d22 4 d12 4 d22 2 2
（当且仅当 d1 d 2
2 取等号） 2 故EF+GH 2 8 1 14 2
圆中最值问题
B yCxAO 与圆有关的最值（取值范围）问题引例1：在坐标系中，点A的坐标为(3，0)，点B为y轴正半轴上的一点，点C是第一象限内一点，且AC=2．设tan∠BOC=m，则m的取值范围是_________．引例2：如图，在边长为1的等边△OAB中，以边AB为直径作⊙D，以O为圆心OA长为半径作⊙O，C为半圆弧AB上的一个动点（不与A、B两点重合），射线AC交⊙O于点E，BC=a，AC=b，则a b的最大值为___________.引例3：如图，∠BAC=60°，半径长为1的圆O与∠BAC的两边相切，P为圆O上一动点，以P为圆心，PA 长为半径的圆P交射线AB、AC于D、E两点，连接DE，则线段DE长度的最大值为( ).A．3 B．6 C．332D．33一、题目分析：此题是一个圆中的动点问题，也是圆中的最值问题，主要考察了圆内的基础知识、基本技能和基本思维方法，注重了初、高中知识的衔接1．引例1：通过隐藏圆（高中轨迹的定义），寻找动点C 与两个定点O 、A 构成夹角的变化规律，转化为特殊位置（相切）进行线段、角度有关计算，同时对三角函数值的变化（增减性）进行了延伸考查，其实质是高中“直线斜率”的直接运用；2．引例2：通过圆的基本性质，寻找动点C 与两个定点A 、B 构成三角形的不变条件，结合不等式的性质进行转化，其实质是高中“柯西不等式”的直接运用；3．引例3：本例动点的个数由引例1、引例2中的一个动点，增加为三个动点，从性质运用、构图形式、动点关联上增加了题目的难度，解答中还是注意动点D 、E 与一个定点A 构成三角形的不变条件（∠DAE=60°），构造弦DE 、直径所在的直角三角形，从而转化为弦DE 与半径AP 之间的数量关系，其实质是高中“正弦定理”的直接运用；综合比较、回顾这三个问题，知识本身的难度并不大，但其难点在于学生不知道转化的套路，只能凭直观感觉去寻找、猜想关键位置来求解，但对其真正的几何原理却无法通透.二、解题策略1．直观感觉，画出图形；2．特殊位置，比较结果；3．理性分析动点过程中所维系的不变条件，通过几何构建，寻找动量与定量（常量）之间的关系，建立等式，进行转化.1、如图，E 、F 是正方形ABCD 的边AD 上两个动点，满足AE ＝DF ，连接CF 交BD 于点G ，连接BE 交AG 于点H ，若正方形的边长为2，则线段DH 长度的最小值是 第1题 第2题 第3题2、如图，P 为的⊙O 内的一个定点，A 为⊙O 上的一个动点，射线AP 、AO 分别与⊙O 交于B 、C 两点．若⊙O 的半径长为3，OP ＝ 3 ，则弦BC 的最大值为A ．2 3 ．B ．3．C ． 6 ．D ．3 2 ．3、如图，扇形AOD 中，∠AOD ＝90°，OA ＝6，点P 为弧AD 上任意一点（不与点A 和D 重合），PQ ⊥OD于Q ，点I 为△OPQ 的内心，过O ，I 和D 三点的圆的半径为r . 则当点P 在弧AD 上运动时，r 的值满足（ ）A ．30<<rB ．3=rC ．233<<rD ．23=r三、中考展望与题型训练方法一、找出与圆的最近点、最远点（极端位置）1．如图，在Rt△ABC中，∠ACB=90°，AC=4，BC=3，点D是平面内的一个动点，且AD=2，M为BD的中点，在D点运动过程中，线段CM长度的取值范围是.2．如图，⊙O的直径为4，C为⊙O上一个定点，∠ABC=30°，动点P从A点出发沿半圆弧AB向B点运动（点P与点C在直径AB的异侧)，当P点到达B点时运动停止，在运动过程中，过点C作CP的垂线CD交PB的延长线于D点．在点P的运动过程中，线段CD长度的取值范围为；方法二、正弦定理1、如图，△ABC中，∠BAC=60°，∠ABC=45°，AB=22，D是线段BC上的一个动点，以AD为直径作⊙O 分别交AB，AC于E，F两点，连接EF，则线段EF长度的最小值为．方法三、基本不等式1、在平面直角坐标系中，以坐标原点O为圆心，2为半径画⊙O，P是⊙O上一动点，且P在第一象限内，过点P作⊙O的切线与x轴相交于点A，与y轴相交于点B，线段AB长度的最小值是.AE F方法四、利用函数求最值1、如图，已知半径为2的⊙O与直线l相切于点A，点P是直径AB左侧半圆上的动点，过点P作直线l的垂线，垂足为C，PC与⊙O交于点D，连接PA、PB，设PC的长为x（2＜x＜4），则当x= 时，PD•CD 的值最大，且最大值是为 .方法五、借助对称求最值1、如图，已知，⊙O的直径CD为4，点A 在⊙O 上，∠ACD=30°，B 为弧AD 的中点，P为直径CD上一动点，则BP+AP的最小值为___________.【题型训练】1、如图，已知直线l与⊙O相离，OA⊥l于点A，OA=5，OA与⊙O相交于点P，AB与⊙O相切于点B，BP 的延长线交直线l于点C，若在⊙O上存在点Q，使△QAC是以AC为底边的等腰三角形，则⊙O的半径r的取值范围为.第1题第2题2、如图，在Rt△ABC中，∠C=90°，AC=6，BC=8，经过点C且与边AB相切的动圆与CA、CB分别相交于点P、Q，则线段PQ长度的最小值是( ).A．194B．245C．5 D．423、如图，在等腰Rt△ABC中，∠C=90°，AC=BC=4，D是AB的中点，点E在AB边上运动（点E不与点A 重合），过A、D、E三点作⊙O，⊙O交AC于另一点F，在此运动变化的过程中，线段EF长度的最小值为．O4、如图，线段AB=4，C为线段AB上的一个动点，以AC、BC为边作等边△ACD和等边△BCE，⊙O外接于△CDE，则⊙O半径的最小值为( ).A.4B.233C.322D. 2第4题第5题第6题5、如图，A、B两点的坐标分别为(2，0)、(0，2)，⊙C的圆心的坐标为(-1，0)，半径为1，若D是⊙C上的一个动点，线段DA与y轴交于点E，则△ABE面积的最小值是( ).A．2 B．1 C.222- D.22-6、如图，已知A、B两点的坐标分别为(-2，0)、(0，1)，⊙C的圆心坐标为(0，-1)，半径为1，D是⊙C上的一个动点，射线AD与y轴交于点E，则△ABE面积的最大值是( ).A．3 B．113C．103D．47、如图∠BAC＝60°，半径长1的⊙O与∠BAC的两边相切，P为⊙O上一动点，以P为圆心，PA长为半径的⊙P交射线AB、AC于D、E两点，连接DE，则线段DE长度的范围为.第7题第8题第9题第10题8、如图，已知线段OA交⊙O于点B，且OB＝AB，点P是⊙O上的一个动点，求∠OAP的最大值。
与圆有关的最值(取值范围)问题,附详细答案
与圆有关的最值（取值范围）问题，附详细答案姓名1.在坐标系中，点A的坐标为(3，0)，点B为y轴正半轴上的一点，点C是第一象限内一点，且AC=2．设tan∠BOC=m，则m的取值范围是____ _____．2.如图，在边长为1的等边△OAB中，以边AB为直径作⊙D，以O为圆心OA长为半径作圆O，C为半圆AB上不与A、B重合的一动点，射线AC交⊙O于点E，BC=a，AC=b．（1）求证：AE=b+a；（2）求a+b的最大值；（3）若m是关于x的方程：x2+ax=b2+ab的一个根，求m的取值范围．3.如图，∠BAC=60°，半径长为1的圆O与∠BAC的两边相切，P为圆O上一动点，以P为圆心，PA长为半径的圆P交射线AB、AC于D、E两点，连接DE，则线段DE长度的最大值为( ).A．3 B．6 C．33D．33BACMD 4.如图，A 点的坐标为（﹣2，1），以A 为圆心的⊙A 切x 轴于点B ，P （m ，n ）为⊙A 上的一个动点，请探索n +m 的最大值．5.如图，在Rt △ABC 中，∠ACB =90°，AC =4，BC =3，点D 是平面内的一个动点，且AD =2，M 为BD 的中点，在D 点运动过程中，线段CM 长度的取值范围是 .6.如图是某种圆形装置的示意图，圆形装置中，⊙O 的直径AB =5，AB 的不同侧有定点C 和动点P ，tan ∠CAB =．其运动过程是：点P 在弧AB 上滑动，过点C 作CP 的垂线，与PB 的延长线交于点Q ．（1）当PC = 时，CQ 与⊙O 相切；此时CQ = ． （2）当点P 运动到与点C 关于AB 对称时，求CQ 的长； （3）当点P 运动到弧AB 的中点时，求CQ 的长．（4）在点P 的运动过程中，线段CQ 长度的取值范围为 。
7.如图，△ABC中，∠BAC=60°，∠ABC=45°，AB=22D是线段BC上的一个动点，以AD 为直径作⊙O分别交AB，AC于E，F两点，连接EF，则线段EF长度的最小值为．8.如图，定长弦CD在以AB为直径的⊙O上滑动（点C、D与点A、B不重合），M是CD的中点，过点C作CP⊥AB于点P，若CD=3，AB=8，则PM长度的最大值是．9．如图，已知半径为2的⊙O与直线l相切于点A，点P是直径AB左侧半圆上的动点，过点P作直线l的垂线，垂足为C，PC与⊙O交于点D，连接PA、PB，设PC的长为x（2＜x ＜4），则当x= 时，PDCD的值最大，且最大值是为.10．如图，线段AB=4，C为线段AB上的一个动点，以AC、BC为边作等边△ACD和等边△BCE，ODCEBE BODO BC⊙O 外接于△CDE ，则⊙O 半径的最小值为( ). 23 32D. 211．在平面直角坐标系中，以坐标原点O 为圆心，2为半径画⊙O ，P 是⊙O 上一动点，且P 在第一象限内，过点P 作⊙O 的切线与x 轴相交于点A ，与y 轴相交于点B ，线段AB 长度的最小值是 .12．如图，在Rt △ABC 中，∠C =90°，AC =6，BC =8，D 为AB 边上一点，过点D 作CD 的垂线交直线BC 于点E ，则线段CE 长度的最小值是 .13．如图，Rt △ABC 中，∠C =90°，∠A =30°，AB =4，以AC 上的一点O 为圆心OA 为半径作⊙O ，若⊙O 与边BC 始终有交点（包括B 、C 两点），则线段AO 的取值范围是 .14．如图，⊙O的半径为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（）A．B．C．3 D．215.（2015济南）抛物线y=ax2+bx+4（a≠0）过点A（1，﹣1），B（5，﹣1），交y轴于点C．（1）求抛物线的函数表达式；（2）如图1，连接CB，以CB为边作CBPQ，若点P在直线BC上方的抛物线上，Q为坐标平面内的一点，且CBPQ的面积为30，求点P的坐标；（3）如图2，⊙O1过点A、B、C三点，AE为直径，点M为上的一动点（不与点A，E重合），∠MBN为直角，边BN与ME的延长线交于N，求线段BN长度的最大值．O ABDC P16.如图，已知A、B是⊙O与x轴的两个交点，⊙O的半径为1，P是该圆上第一象限内的一个动点，直线PA、PB分别交直线x=2于C、D两点，E为线段CD的中点．（1）判断直线PE与⊙O的位置关系并说明理由；（2）求线段CD长的最小值；（3）若E点的纵坐标为m，则m的范围为．17．如图，在矩形ABCD中，AB=3，BC=4，O为矩形ABCD的中心，以D为圆心1为半径作⊙D，P为⊙D上的一个动点，连接AP、OP，则△AOP面积的最大值为( ).(A)4 (B)215(C)358(D)174CQ PO AEFAQC PB18．如图，在Rt△ABC中，∠C=90°，AC=8，BC=6，经过点C 且与边AB相切的动圆与CA、CB分别相交于点P、Q，则线段PQ长度的最小值是( ).A．194B．245C．5 D．4219．如图，在等腰Rt△ABC中，∠C=90°，AC=BC=4，D是AB的中点，点E在AB边上运动（点E不与点A重合），过A、D、E三点作⊙O，⊙O交AC于另一点F，在此运动变化的过程中，线段EF长度的最小值为．20．如图，等腰Rt△ABC中，∠ACB=90°，AC=BC=4，⊙C的半径为1，点P在斜边AB上，PQ切⊙O于点Q，则切线长PQ长度的最小值为( ).7 B.22 C. 321．在平面直角坐标系中，M（3，4），P是以M为圆心，2为半径的⊙M上一动点，A（-1，0）、B（1，0），连接PA、PB，则PA2+PB2最大值是.参考答案引例1. 解：C 在以A 为圆心，以2为半径作圆周上，只有当OC 与圆A 相切（即到C 点）时，∠BOC 最小，AC =2，OA =3，由勾股定理得：OC =，∵∠BOA =∠ACO =90°，∴∠BOC +∠AOC =90°，∠CAO +∠AOC =90°，∴∠BOC =∠OAC ，tan ∠BOC =tan ∠OAC ==，随着C 的移动，∠BOC 越来越大，∵C 在第一象限，∴C 不到x 轴点，即∠BOC ＜90°， ∴tan ∠BOC ≥，故答案为：m ≥．引例1图引例2图引例2.2a b +≤；原题：（2013武汉模拟）如图，在边长为1的等边△OAB 中，以边AB 为直径作⊙D ，以O 为圆心OA 长为半径作圆O ，C 为半圆AB 上不与A 、B 重合的一动点，射线AC 交⊙O 于点E ，BC =a ，AC =b ． （1）求证：AE =b +a ；（2）求a +b 的最大值； （3）若m 是关于x 的方程：x 2+ax =b 2+ab 的一个根，求m 的取值范围．【考点】圆的综合题．【分析】（1）首先连接BE ，由△OAB 为等边三角形，可得∠AOB =60°，又由圆周角定理，可求得∠E 的度数，又由AB 为⊙D 的直径，可求得CE 的长，继而求得AE =b +a ；（2）首先过点C作CH⊥AB于H，在Rt△ABC中，BC=a，AC=b，AB=1，可得（a+b）2=a2+b2+2ab=1+2ab=1+2CHAB=1+2CH≤1+2AD=1+AB=2，即可求得答案；（3）由x2+ax=b2+ab，可得（x﹣b）（x+b+a）=0，则可求得x的值，继而可求得m 的取值范围．【解答】解：（1）连接BE，∵△OAB为等边三角形，∴∠AOB=60°，∴∠AEB=30°，∵AB为直径，∴∠ACB=∠BCE=90°，∵BC=a，∴BE=2a，CE=a，∵AC=b，∴AE=b+a；（2）过点C作CH⊥AB于H，在Rt△ABC中，BC=a，AC=b，AB=1，∴a2+b2=1，∵S△ABC=ACBC=ABCH，∴ACBC=ABCH，∴（a+b）2=a2+b2+2ab=1+2ab=1+2CHAB=1+2CH≤1+2AD=1+AB=2，∴a+b≤，故a+b的最大值为，（3）∵x2+ax=b2+ab，∴x2﹣b2+ax﹣ab=0，∴（x+b）（x﹣b）+a（x﹣b）=0，∴（x﹣b）（x+b+a）=0，∴x=b或x=﹣（b+a），当m=b时，m=b=AC＜AB=1，∴0＜m＜1，当m=﹣（b+a）时，由（1）知AE=﹣m，又∵AB＜AE≤2AO=2，∴1＜﹣m≤2，∴﹣2≤m＜﹣1，∴m的取值范围为0＜m＜1或﹣2≤m＜﹣1．【点评】此题考查了圆周角定理、等边三角形的性质、完全平方公式的应用以及一元二次方程的解法．此题难度较大，注意掌握数形结合思想与分类讨论思想的应用．引例3.解：连接EP，DP，过P点作PM垂直DE于点M，过O做OF⊥AC与F，连接AO，如图，∵∠BAC=60°，∴∠DPE=120°．∵PE=PD，PM⊥DE，∴∠EPM=60°，∴ED=2EM=2EPsin60°=EP=P A．当P与A、O共线时，且在O点右侧时，⊙P直径最大．∵⊙O与∠BAC两边均相切，且∠BAC=60°，∴∠OAF=30°，OF=1，∴AO==2，AP=2+1=3，∴DE=PA=3．故答案为：D。
专题09 圆中的范围与最值问题(知识梳理+专题过关)(解析版)
专题09圆中的范围与最值问题【知识梳理】涉及与圆有关的最值，可借助图形性质，利用数形结合求解．一般地：（1）形如ax by --=μ的最值问题，可转化为动直线斜率的最值问题．（2）形如by ax t +=的最值问题，可转化为动直线截距的最值问题．（3）形如22)()(b y a x m -+-=的最值问题，可转化为曲线上的点到点（a ，b ）的距离平方的最值问题解决圆中的范围与最值问题常用的策略：（1）数形结合（2）多与圆心联系（3）参数方程（4）代数角度转化成函数值域问题【专题过关】【考点目录】考点1：斜率型考点2：直线型考点3：距离型考点4：周长面积型考点5：长度型【典型例题】考点1：斜率型1．（2021·江西·高二期中（理））已知圆22:(1)1C x y +-=，点(3,0)A 在直线l 上，过直线l 上的任一点P 引圆C 的两条切线，若切线长的最小值为2，则直线l 的斜率k =（）A ．2B ．12C ．2-或12D ．2或12-【答案】C【解析】圆22:(1)1C x y +-=的圆心为(0,1)C ，半径为1，因为切线长的最小值为2，所以min ||PC =所以圆心C 到直线l :(3)l y k x =-，即30kx y k --=，所以圆心(0,1)C 到直线30kx y k --==，=22320k k +-=，解得12k =或2k =-.故选：C2．（2021·山东泰安·高二期中）设点(),P x y 是曲线y =上的任意一点，则24y x --的取值范围是（）A ．1205⎡⎤⎢⎥⎣⎦，B ．21255⎡⎤⎢⎥⎣⎦，C ．[]0,2D ．2,25⎡⎤⎢⎥⎣⎦【答案】B【解析】曲线y =表示以()1,0为圆心，2为半径的下半圆，如图所示：24y x --可表示点(),P x y 与点()4,2Q 连线斜率k 当直线PQ 与圆相切时：设直线方程为()24y k x -=-，即420kx y k --+=圆心到直线距离2d ==，解得125k =或0k =，又0y ≤，所以125k =，当直线经过点()1,0A -时，2245y x -=-，综上21255k ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，故选：B.3．（2021·上海市控江中学高二期中）若直线:3(1)l y k x -=-与曲线:C y =不同公共点，则实数k 的取值范围是（）A ．4,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭B ．43,32⎛⎤⎥⎝⎦C ．40,3⎛⎫ ⎪⎝⎭D ．43,32⎛⎫ ⎪⎝⎭【答案】B【解析】直线:3(1)l y k x -=-过定点(1,3)，曲线:C y =(0,0)为圆心，1为半径，且位于y 轴上半部分的半圆，如图所示当直线l 过点(1,0)-时，直线l 与曲线有两个不同的交点，此时03k k =-+-，解得32k =.当直线l 和曲线C 相切时，直线和半圆有一个交点，圆心(0,0)到直线:3(1)l y k x -=-的距离1d ==，解得43k =结合图像可知，当4332k <≤时，直线l 和曲线C 恰有两个交点故选：B4．（多选题）（2021·湖北宜昌·高二期中）实数,x y ，满足22++20x y x =，则下列关于1yx -的判断正确的是（）A ．1yx -B ．1yx -的最小值为C ．1y x -的最大值为3D ．1y x -的最小值为33-【答案】CD【解析】由题意可得方程22++20x y x =为圆心是()10C -，，半径为1的圆，则1yx -为圆上的点与定点()10P ，的斜率的值，设过()10P ，点的直线为()+1y k x =，即+0kx y k -=，则圆心到到直线+0kx y k -=的距离d r =1=，整理可得231k =，解得33k =±，所以1y x ⎡∈⎢-⎣⎦，即1y x -33-.故选：CD.5．（2021·广东·兴宁市叶塘中学高二期中）已知实数x ，y 满足方程22410x y x +-+=，求：(1)yx的最大值；(2)22x y +的最小值．【解析】(1)()222241023x y x x y +-+=⇒-+=，圆心()2,0，半径r =。
圆中最值定值问题
圆中的定值问题例1：已知：已知弧AB 为120度，在以AB 为弦的弓形劣弧上取一点M(不包括A 、B 两点)，以M 为圆心作圆M 和AB 相切，分别过A ，B 作⊙M 的切线，两条切线相交于点C.求证：∠ACB 有定值，并求出这个定值.例2：已知：O 是如图同心圆的圆心,AB 是大圆的直径，点P 是小圆上的一动点,大小圆半径分别为R 与r ，问:PA 2＋PB 2是否有定值,若有,求出定值;若没有,说明理由.（1）点P 放在直径AB 上.（2）点P 放在与直径AB 垂直的另一条直径上（3）点p 在任意位置例3. 如图，已知菱形ABCD 外切于⊙O ，MN 是与AD 、CD 分别交于M 、N 的任意一条切线。
求证：AM ·CN 为定值。
例4 如图，⊙O 的半径为R ，AB 、CD 是⊙O 的任意两条弦且AB ⊥CD 于M 。
求证：2AB +2)(DM CM -为定值。
例5.如图，内接于⊙O 的四边形ABCD 的对角线AC 与BD 垂直相交于点K ，设⊙O 的半径为R 。
求证： （1）2AK +2BK +2CK +2DK 是定值。
（2）2AB +2BC +2CD +2DA 是定值。
例6.如图，过⊙O 内定点P 作任意弦AB ，又过A 、B 作两切线，自点P 作两切线的垂线PQ 、PR ，垂足为Q 、R 。
求证：PQ 1+PR1为定值。
例7.如图，定长为1的弦ST 在一个以2为直径的半圆上滑动，M 是ST 的中点，P 是S 对AB 作垂线的垂足。
求证：不管ST 滑到什么位置，SPM ∠是一定角。
AE FD C BA 例8如图，已知等边ABC 内接于圆，在劣弧AB 上取异于A 、B 的点M ，直线AC 与BM 相交于K ，直线CB 与AM 相交于N 。
证明：线段AK 与BN 的乘积与M 点的选择无关。
例9. 如图，A 为定圆O 上的一定点，在过A 的切线上任取一点B ，并过线段AB 的中点C 作任意割线CDE ，交⊙O 于D 、E ，又直线BD 、BE 与⊙O 相交于P 、Q ，求证：弦PQ 恒有定向。
圆中最值问题
中考培优课程5圆中最值知识导航1、圆中最值基本模型（1）点与圆的最值已知点Q为⊙O上一动点，P为平面内任意一点，现在来探究PQ的最值.①当P为圆外一点时，连接PO交⊙O于Q2，PO延长线交⊙O于Q1.则PQ min＝PQ2，PQ max＝PQ1.②当P为圆内一点时，连接OP并延长交⊙O于Q2，连接PO并延长交⊙O于Q1.则PQ min＝PQ2，PQ max＝PQ1.③当P为圆上一点时，连接PO并延长交⊙O于Q1.则PQ min＝PQ2＝0，PQ max＝PQ1＝直径.（2）直线与圆的最值已知点Q为⊙O上一动点，l为平面内任意一条直线，现在探究Q到直线l的距离d的最值.①若l与⊙O相离，过点O作OP1⊥l于P1，交⊙O于Q2，延长P1O交⊙O于Q1.则d min＝P1Q2，d max＝P1Q1.②若l与⊙O相交，过点O作OP⊥l于P，分别交⊙O于Q1、Q2两点.则d min＝0，优弧中的最大值为d max＝PQ1，劣弧中的最大值为d max＝PQ2.③若l与⊙O相切，则d min＝0，d max＝直径.2、题目一般会把“已知点Q为⊙O上一动点”这一条件进行隐藏，也就是说动点的运动轨迹需要我们去证明是一个圆，这就是接下来要给大家介绍的隐圆问题.模块一线段条件产生的隐圆例1在坐标系中，点A坐标为（4，0），点B为y轴正半轴上一点，点C是坐标系中一点，且AC＝2，则∠BOC度数取值范围为.练习在△ABC中，∠ACB＝90°，∠ABC＝30°，将△ABC绕顶点C顺时针旋转，旋转角为θ（0°＜θ＜180°），得到△MNC，P、Q分别是AC、MN的中点，AC＝2t，连接PQ，则旋转时PQ长度的最大值是．例2（2016年江汉区九上期中第10题）如图，已知等边△ABC的边长为4，以AB为直径的圆交BC于点F，以C为圆心，CF的长为半径作圆，D是⊙C上一动点，E为BD的中点．当AE最大时，BD的长为（）A．23B．25C．23＋1 D．6练习（2016年洪山区九上期中第10题）如图，在等腰Rt△ABC中，斜边AB＝8，点P在以AC为直径的半圆上，M为PB的中点，当点P沿半圆从点A运动至点C时，点M运动的路径长是（）A．22πB．2πC．2πD．22模块二线段与角度条件产生隐圆题型一定边对定角（90度）例31、（2013年武汉中考第16题）如图，E、F是正方形ABCD的边AD上两个动点，满足AE＝DF，连接CF交BD于点G，连接BE交AG 于点H．若正方形的边长为2，则线段DH长度的最小值是.2、（2015年洪山区九上期中）如图，线段AB上有一动点M，分别以AM、BM为边作正方形AMFE、MBCD．正方形AMFE、MBCD的外接圆⊙O、⊙O' 交于M、N两点，则直线MN的情况是（）A．定直线B．经过定点C．一定不过定点D．以上都有可能练习在平面直角坐标系中，直线y＝－x＋6分别与x轴、y轴交于A、B两点，点P在y轴左边，且∠APB＝90°，则点P的横坐标α的取值范围是．题型二定边对定角（非90度）例41、（2016年新洲区九上期中）正方形ABCD的边长为4，E为正方形外一动点，∠AED＝45°，AP＝1，线段PE的最大值是.2、如图，已知在等边△ABC中，AB＝AC＝BC＝8，点D、E分别是边AC、AB上两点，且AE＝CD，BD 交CE于F，连接AF，则AF的最小值为.3、如图，等边△ABC中，BC＝2，射线AM∥BC，P是射线AM上一动点（P不与A点重合），△APC的外接圆交BP于Q，则AQ长的最小值为.4、（2015年武昌区九上期中）如图，△ABC中，BC＝4，∠BAC＝45°，以42为半径，过B、C两点作⊙O，连OA，则线段OA的最大值为.例51、如图，⊙O的半径为2，弦AB的长为23，点P为优弧AB上一动点，AC⊥AP交直线PB于点C，则△ABC的面积的最大值是.2、如图，在弓形BAC中，∠BAC＝60°，BC＝23，若点A在优弧BAC上由点B向点C移动，记△ABC 的内心为I，则△ABC内切圆半径的最大值为.3、如图，在扇形AOB中，OA⊥OB，D是AB上一动点，DE⊥OA于E，若OA＝42，记△DEO的内心为I，则△DEO内切圆半径的最大值为.题型三定边对动角例6如图，在展览大厅中，墙壁上的展品最高处点P距离地面2.5米，最低处点Q距地面2米，观赏者的眼睛（在E点）距离地面1.6米．当视角∠PEQ最大时，站在这个位置的观赏效果最理想，求此时E到墙壁的距离为米.练习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．2、如图，P为⊙O内的一个定点，A为⊙O上的一个动点，射线AP、AO分别与⊙O交于B、C两点．若⊙O的半径长为3，OP＝3，则弦BC的最大值为．第5讲本讲课后作业A 基础巩固1、如图，已知矩形ABCG（AB＜BC）和矩形CDEF全等，点B、C、D在同一直线上，∠APE的顶点P2、如图，正方形ABCD的边长为4，∠AED＝45°，P为AB的中点．当点E运动时，求PE的最大值和最小值．3、如图，P为正方形ABCD的边CD上任意一点，E为AP上一点，BE＝AB，∠CBE的平分线交AP延长线于点Q．若正方形的边长为a，当点P在CD边上由C移动到D时，则点Q到CD的最大距离为．B 综合训练4、如图，△ABC中，∠BAC＝60°，∠ACB＝45°，AC＝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的最小值为．数学故事贝多芬的成就贝多芬的心中充满了自由、平等、博爱的理想，他是1789年法国资产阶级革命的热烈拥护者。
(完整版)球体中的最值问题
(完整版)球体中的最值问题球体中的最值问题是数学中经常遇到的一种问题，它要求在给定球体内寻找某个函数的最大值或最小值。
这个问题在不同领域中都有广泛的应用，比如物理、经济学和工程学等。
问题描述给定一个球体，球心位于原点，半径为r。
我们需要寻找一个函数f(x,y,z)在球体内的最大值或最小值。
函数f的定义域是球体内的点，即(x,y,z)满足x^2+y^2+z^2<=r^2。
求解过程对于求解球体中的最值问题，我们可以运用数学分析中的优化理论。
首先，我们需要找到函数f在球体边界上的极值点。
这些极值点通常是函数在球体内的最大值或最小值。
为了找到极值点，我们可以使用拉格朗日乘数法。
该方法通过引入拉格朗日乘子来将约束条件考虑进优化问题中，从而得到更为准确的极值点。
具体求解过程如下：1. 定义目标函数f和约束条件g，其中g表示球体的约束条件（即x^2+y^2+z^2-r^2=0）。
2. 使用拉格朗日乘数法，构建拉格朗日函数L=f+λg，其中λ为拉格朗日乘子。
3. 对拉格朗日函数L求偏导数，并令其等于0，得到一系列方程。
4. 解方程组，求得相应的变量值，包括函数的最值和约束条件的满足情况。
应用举例球体中的最值问题在实际应用中有很多例子。
以下是一些常见的例子：1. 最小化材料成本：假设有一个球形，我们需要将其体积最大化，同时使用最少的材料。
根据题设，我们可以设定目标函数为体积，约束条件为容积为固定值的球体。
通过求解该最值问题，我们可以找到最有效的设计方案。
2. 最大化电磁波接收：在无线通信中，天线的放置位置对信号接收质量起着至关重要的作用。
假设我们需要在球体内部放置一个天线，要求天线能够接收最强的信号。
通过将信号接收强度作为目标函数，约束条件为天线位置在球体内，我们可以求解出最佳的天线放置位置。
结论通过数学分析中的优化理论，我们可以解决球体中的最值问题。
这种问题的求解过程需要使用拉格朗日乘数法，并找到函数在球体边界上的极值点。
圆中最值问题(解析版)
圆中最值问题一、点到直线的最值问题原理：垂线段最短．1、如图，⊙O的半径为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（）．A. B. C. 3 D. 2答案：B解答：∵PQ切⊙O于点Q，∴∠OQP=90°，∴PQ2=OP2-OQ2，而OQ=2，∴PQ2=OP2-4，即，当OP最小时，PQ最小，∵点O到直线l的距离为3，∴OP的最小值为3，∴PQ选B.2、在平面直角坐标系中，以原点O为圆心的圆过点)，直线y=kx-3k+4与⊙O交于B，C两点，则弦BC 的长的最小值为（）．A. 5B.C.D.答案：D解答：直线y=kx-3k+4必过点D(3,4)，∴最短的弦CB是过点D且与该圆直径垂直的弦．∵点D的坐标是(3,4)，∴OD=5．∵以原点O为圆心的圆过点，∴圆的半径为BC的长的最小值为3、如图，⊙O的半径为5，弦AB的长为8，M是弦AB上的动点，则线段OM长的最小值为______．答案：3解答：当OM⊥AB时，OM最小，此时．4、如图，在Rt△AOB中，O的半径为1，点P是AB边上的动点，过点P作⊙O的一条切线PQ （点Q为切点），切线PQ的最小值为______．解答：连接OP，OQ，如图所示，∵PQ是O的切线，∴OQ⊥PQ，根据勾股定理知：PQ2=OP2-OQ2，∴当PO⊥AB时，线段PQ最短，∵在Rt△AOB中，，∴OA=8，∴S△AOB=12OA·OB=12AB·OP，即OP=OA OBAB⋅=4，∴5、如图，直线y=kx-3k+4与⊙O交于B、C两点，若⊙O的半径为13，求弦BC长度的最小值．答案：24．解答：y=kx-3k+4必过点D(3,4)，∴最短的弦BC是过点D且与该圆直径垂直的弦，∴OD=5，OB=13，∴BD=12，∴BC的长的最小值为24．二、点到圆的最值问题原理：定点与圆上的动点之间的距离：当定点、动点和圆心三点共线时有最大或最小值．AP max=OA+r，AP min=|OA-r|．6、已知点P到圆上各点的最大距离为5，最小距离为1，则圆的的半径为（）．A. 2或3B. 3C. 4D. 2或4答案：A解答：当点P在圆内，则圆的直径=5+1=6，所以圆的半径=3；当点P在圆外，则圆的直径=5-1=4，所以圆的半径=2．通常构造辅助圆求点到圆的最值问题7、（2021·南平延平区模拟）如图，Rt△ABD中，∠D=90°，AB=8，BD=4，在BD延长线上取一点D，使得DC=BD，在直线AD左侧有一动点P满足∠P AD=∠PDB，连接PC，则线段CP长的最大值为______．答案：解答：如图，取AD的中点O，连接OP，OC.∵∠P AD=∠PDB，∠PDB+∠ADP=90°，∴∠P AD+∠ADP=90°，∴∠APD=90°．∵AO=OD，∴PO=OA=OD.∵AD==∴OP=∵BC=CD=4,OD=∴OC===∵PC≤OP+OC∴PC≤∴PC的最大值为8、（2021·佛山三水区校级二模）如图，在Rt△ABC中，∠ACB=90°，AC=4，BC=6，点D是△ABC内部的一个动点，且满足∠ACD=∠CBD，则AD的最小值为______．答案：2解答：∵∠ACB=90°，∴∠BCD+∠DCA=90°．∵∠DBC=∠DCA，∴∠CBD+∠BCD=90°，∴∠BDC=90°，∴点D在以BC为直径的☉O上，连接OA交☉O于点D，此时DA最小，在Rt△CAO中，∵∠OCA=90°，AC=4，OC=3，OA==∴5∴DA=OA-OD=5-3=2.故答案为29、如图，在△ABC中，∠BCA＝90°，AC＝BC＝2，点P是同一平面内的一个动点，且满足∠BPC＝90°，连接AP，求线段AP的最小值和最大值．答案：解答：解：如图，以BC为直径作圆O，连结AO交圆于两点P1，P2，则AP 1最小，AP 2最大．∵AP 1•AP 2＝AC 2，AC ＝2，P 1P 2＝2，∴AP 1（AP 1+2）＝4，解得AP 1＝51±-（负值舍去），∴AP 2＝51251+=++-．故线段AP 的最小值和最大值分别是51+-和51+．10、如图，在矩形ABCD 中，AB ＝3，BC ＝2，M 是AD 边的中点，N 是AB 边上的动点，将△AMN 沿MN 所在直线折叠，得到△A ′MN ，连接A ′C ，求线段A ′C 的最小值．答案：解答：解：∵四边形ABCD 是矩形∴AB ＝CD ＝3，BC ＝AD ＝2，∵M 是AD 边的中点，∴AM ＝MD ＝1∵将△AMN 沿MN 所在直线折叠，∴AM ＝A 'M ＝1∴点A '在以点M 为圆心，AM 为半径的圆上，∴如图，当点A '在线段MC 上时，A 'C 有最小值， ∵1022=+=CD MD MC ，∴A ′C 的最小值＝MC -MA '＝110-．11、如图，在边长为2的菱形ABCD 中，∠A ＝60°，M 是AD 边的中点，N 是AB 边上一动点，将△AMN 沿MN 所在的直线翻折得到△A ′MN ，连接A ′C ，请求出A ′B 长度的最小值．答案：解答：解：如图，由折叠知A ′M ＝AM ，又M 是AD 的中点，可得MA ＝MA ′＝MD ，故点A ′在以AD 为直径的圆上，由模型可知，当点A ′在BM 上时，A ′B 长度取得最小值，∵边长为2的菱形ABCD 中，∠A ＝60°，M 是AD 边的中点，∴BM ＝3122=-，故A ′B 的最小值为13-12、如图，在矩形ABCD 中，AB ＝3，BC ＝4，点E 是AB 边上一点，且AE ＝2，点F 是边BC 上的任意一点，把△BEF 沿EF 翻折，点B 的对应点为G ，连接AG ，CG ，求四边形AGCD 的面积的最小值．答案：解答：∵四边形ABCD 是矩形，∴CD ＝AB ＝3，AD ＝BC ＝4，∠ABC ＝∠D ＝90°，根据勾股定理得，AC ＝5，∵AB ＝3，AE ＝2，∴点F 在BC 上的任何位置时，点G 始终在AC 的下方，设点G 到AC 的距离为，∵S 四边形AGCD ＝S △ACD +S △ACG ＝AD ×CD +AC ×＝×4×3+21×5×h ＝25h +6， ∴要四边形AGCD 的面积最小，即h 最小，∵点G 是以点E 为圆心，BE ＝1为半径的圆上在矩形ABCD 内部的一部分点，h 2121h 21∴EG ⊥AC 时，h 最小，即点E ，点G ，点H 共线． 由折叠知∠EGF ＝∠ABC ＝90°，延长EG 交AC 于H ，则EH ⊥AC ，在Rt △ABC 中，sin ∠BAC ＝54=AC BC ， 在Rt △AEH 中，AE ＝2，sin ∠BAC ＝54=AE EH ， ∴EH ＝54AE ＝58， ∴h ＝EH -EG ＝58-1＝53，∴S 四边形AGCD 最小＝25h +6＝5325⨯+6＝215．。
圆中最值问题10种求法(供参考)
圆中最值的十种求法在圆中求最值是中考的常见题型，也是中考中的热点、难点问题，有的学生对求最值问题感到束手无策，主要原因就是对求最值的方法了解不多，思路不够灵活.现对在圆中求最值的方法，归纳如下：一、利用对称求最值1．如图：⊙O的半径为2，点A、B、C在⊙O上，OA⊥OB，∠AOC=60°，P是OB上一动点，求PA+PC的最小值.[分析]：延长AO交⊙O于D，连接CD交⊙O于P，即此时PA+PC最小，且PA+PC的最小值就等于弦CD的长.解：延长AO交⊙O于D，连接CD交OB于P连接PA，过O作OE⊥CD，垂足为E在△OCD中，因为∠AOC=60°所以∠D=∠C=30°在Rt△ODE中cos30°=即DE=2×cos30°= 所以CD=2DE=2即PA+PC的最小值为2.二、利用垂线段最短求最值2．如图：在直角坐标系中，点A的坐标为(－3, －2)，⊙A的半径为1，P为x轴上一动点，PQ切⊙A于点Q，则PQ长度的最小值为.[分析]：连接AQ、PA，可知AQ⊥PQ. 在Rt△PQA中，PQ=，求PQ的最小值转化为求PA的最小值，根据垂线段最短易求PA的最小值为2.解：连接PA、QA因为PQ切⊙A于点Q 所以PQ⊥AQ在Rt△APQ中，PQ2=PA2－AQ2即PQ=又因为A(－3,－2) ，根据垂线段最短。
所以PA的最小值为2所以PQ的最小值=三、利用两点之间线段最短求最值3．如图：圆锥的底面半径为2，母线PB的长为6，D为PB的中点，一只蚂蚁从点A 出发，沿着圆锥的侧面爬行到点D，则蚂蚁爬行的最短路程为( )A．B．2C．3D．3[分析]：因为圆锥的侧面是曲面蚂蚁从A爬行到点D，不好求爬行的最小值，要把立体图形展开为平面图形，再利用两点之间线段最短来解决问题.解：圆锥的侧面展开图如图2，连接AB根据题意得：弧AC的长为2πr=2π·2=4π，PA=6因为4π= 所以n=120°即∠APB=60°又因为PA=PB所以△PAB是等边三角形因为D为PB中点所以AD⊥PB PD=DB=3在Rt△PAD中，AD=，故选C.四、利用直径是圆中最长的弦求最值4．如图：半径为2.5的⊙O中，直径AB的两侧有定点C和动点P，已知BC：CA=4：3，点P在劣弧AB上运动，过点C作CP的垂线，与PB的延长线交于点Q，（1）求∠P的正切值；（2）当CP⊥AB时，求CD和CQ的长；当点P运动到什么位置时，CQ取得最大值，并求出此时CQ的长.[分析]：易证明△ACB∽△PCQ，所以，即CQ=PC. 当PC最大时，CQ最大，而PC是⊙O 的动弦，当PC是⊙O的直径时最大.五、利用弧的中点到弦的距离最大求最值5．如图：已知⊙O的半径为2，弦BC的长为2，点A为弦BC所对优弧上任意一点，(B、C两点除外)，求△ABC面积的最大值.[分析]：设BC边上的高为h因为S△ABC=BC h=×2h=h当h最大时S△ABC最大，当点A在优弧的中点时h最大.解：当点A为优弧的中点时，作AD⊥BC于D连接BO 即BD=CD=在Rt△BDO中，OD2=OB2－BD2=22－()2=1所以OD=1 所以AD=2+1=3所以S△ABC=×BC·AD=×2×3=3即△ABC面积的最大值为3六、利用周长一定时，圆的面积最大求最值6．用48米长的篱笆材料，在空地上围成一个绿化场地，现有两种方案：一种是围成正方形的场地，另一种是围成圆形场地，试问选用哪一种方案，围成的场地面积较大？并说明理由.[分析]：周长一定的几何图形，圆的面积最大.解：围成圆形场地的面积较大设S1、S2分别表示围成的正方形场地、圆形场地的面积则S1=()2=144 S2=π·()2=因为π＜4 所以＞所以＞=144 所以S2＞S1 所以应选用围成圆形场地的方案面积较大七、利用判别式求最值7．如图：在半径为1的⊙O中，AB是弦，OM⊥AB，垂足为M，求OM+AB的最大值.[分析]：可设AM=x，把OM用x的代数式表示出来，构造关于x的一元二次方程，然后利用判别式来求最值.解：设AM=x，在Rt△OAM中OM=所以OM+AB=+2x=a整理得：5x2－4ax+(a2－1)=0因为△=(－4a)2－4×5×(a2－1)≥0即a2≤5 所以a≤所以OM+AB的最大值为八、利用一条弧所对的圆周角大于圆外角求最值8．如图：海边立有两座灯塔A、B，暗礁分布在经过A、B两点的弓形(弓形的弧是⊙O的一部分)区域内，∠AOB=80°，为避免触礁，轮船P与A、B的张角∠APB的最大值为.[分析]：连接AC，易知∠ACB=∠AOB=40°，又因为∠ACB≥∠P，所以∠P的最大值为40°.解：如图：连接AC，根据圆周角定理可知∠ACB=∠AOB=×80°=40°又因为∠ACB≥∠P 即∠APB≤40°所以∠APB的最大值为40°九、利用经过⊙O内一定点P的所有弦中，与OP垂直的弦最短来求最值9．如图：⊙O的半径为5cm，点P为⊙O内一点，且OP=3cm，则过点P的弦AB长度的最小值为cm.[分析]：过P作AB⊥OP，交⊙O于A、B，则AB的长最小.解：在Rt△OAP中，AP=所以AB=2AP=2×4=8所以AB的最小值为8十、利用经过圆外一点与圆心的直线与⊙O的两个交点与点P的距离最大或最小求最值10．如图：点P为⊙O外一点，PQ切⊙O于点Q，⊙O的半径为3cm，切线PQ的长为4cm，则点P与⊙O上各点的连线长度的最大值为，最小值为.[分析]：过P、O两点作直线交⊙O于A、B，则PA的长度最大，PB的长度最小.解：连接OQ 因为PQ切⊙O于Q所以OQ⊥PQ在Rt△PQO中PQ2+OQ2=OP2即42+32=OP2 所以OP=5所以PB=5－3=2 PA=6+2=8所以点P与⊙O上各点连线长度的最大为8cm，最小值为2cm.。
圆中最值问题例析
圆中最值问题例析圆中最值问题（CentroidProblems）是一类具有重要理论意义且广泛应用于多种场景中的优化问题。
它是一种改进版的经典二次规划问题，通过把原先对称的对称约束条件变化为一般约束条件，以求解出一个具有位置最优特性的非对称的二次规划。
圆中最值问题的基本形式：$begin{align}min &f(x)=frac{1}{2}x^TAx+b^Txtext{s.t.}&g(x)=frac{1}{2}(x+alpha)^TC(x+alpha)-alpha^TCalphaleq 0&h(x)=frac{1}{2}(x-alpha)^TC(x-alpha)-alpha^TCalphaleq 0end{align}$其中，x∈Rn 为优化变量，A, C∈Rn×n 为对称矩阵，α∈Rn 为指定的圆中点。
圆中最值问题解决的问题是，如何在原有二次优化问题中加入圆中点约束，使得得到的优化结果在最小值附近具有一定的稳定性，从而得到较为合理的结论。
圆中最值问题的特殊性在于：（1）相对于经典二次规划而言，增加了圆中点约束项，这种约束使得优化变量强制必须满足原问题最小值附近；（2）该约束项是一种非线性约束，使得原先线性可解的问题变成了一种非线性规划问题；（3）有时候可能会改变问题本身的结构，使得其存在不可避免的拟合能力有限的问题。
圆中最值问题的重要性可以从以下几方面来看：（1）它在很多实际问题中都有着重要的应用，如最小二乘拟合、模式识别等；（2）它可以帮助我们解决更多的二次优化结构问题；（3）它的解的稳定性强于经典二次优化问题；（4）它在充分理解优化问题内在机制等方面也有重要的意义。
目前圆中最值问题有多种解法，最常用的解法是基于拉格朗日原理的精确求解法及其简化法，同时还有基于数值优化方法的求解法等。
（1）拉格朗日原理法使用 Lagrange理，可以把圆中最值问题转化成以下的对偶问题： $begin{align}min&L(x,lambda,mu)=frac{1}{2}x^TAx+b^Tx+lambdaleft(frac{1}{2}(x+alpha)^TC(x+alpha)-alpha^TCalpharight)+muleft(frac{1}{2}(x-alpha)^TC(x-alpha)-alpha^TCalpharight)text{s.t.} &xin mathbb{R}^nend{align}$通过解决该问题，即可得到原始圆中最值问题的最优解。
圆中最值问题
圆中最值问题与圆相关的最值问题引例1：在坐标系中，点A的坐标为(3，0)，点B为y轴正半轴上的一点，点C是第一象限内一点，且AC=2.设tan∠BOC=m，则m的取值范围是什么？引例2：在边长为1的等边三角形OAB中，以边AB为直径作圆D，以O为圆心OA长为半径作圆O。
C为半圆弧AB上的一个动点（不与A、B两点重合），射线AC交圆O 于点E，BC=a，AC=b。
求a+b的最大值。
引例3：在如图所示的情况中，∠BAC=60°，半径长为1的圆O与∠BAC的两边相切。
P为圆O上一动点，以P为圆心，PA长为半径的圆P交射线AB、AC于D、E两点，连接DE。
求线段DE长度的最大值。
本题考察了圆中的动点问题和最值问题，需要掌握圆的基本知识、基本技能和基本思维方法，同时注重了初、高中知识的衔接。
1.引例1：通过隐藏圆（高中轨迹的定义），寻找动点C与两个定点O、A构成夹角的变化规律，转化为特殊位置（相切）进行线段、角度有关计算，同时对三角函数值的变化（增减性）进行了延伸考查，其实质是高中“直线斜率”的直接运用。
2.引例2：通过圆的基本性质，寻找动点C与两个定点A、B构成三角形的不变条件，结合不等式的性质进行转化，其实质是高中“柯西不等式”的直接运用。
3.引例3：本例动点的个数由引例1、引例2中的一个动点，增加为三个动点，从性质运用、构图形式、动点关联上增加了题目的难度，解答中还是注意动点D、E与一个定点A构成三角形的不变条件（∠DAE=60°），构造弦DE、直径所在的直角三角形，从而转化为弦DE与半径AP之间的数量关系，其实质是高中“正弦定理”的直接运用。
解题策略：1.画出图形以获得直观感觉；2.比较特殊位置的结果；3.分析动点过程中所维系的不变条件，通过几何构建，寻找动量与定量（常量）之间的关系，建立等式，进行转化。
1、在正方形ABCD的边AD上，有两个动点E、F，满足AE=DF。
连接CF交BD于点G，连接BE交AG于点H。
与圆有关的最值问题
与圆有关的最值问题最值问题是数学中经常遇到的一类问题，也是我们在生活和工作中经常需要解决的问题。
与圆有关的最值问题较为常见，下面我们就来详细讲解一下与圆有关的最值问题。
1、圆的面积最大值问题对于一个给定的周长，圆的面积大小是有限制的，那么圆的面积能达到最大值吗？答案是肯定的。
如何求得圆的面积最大值呢？可以利用圆形是周长相等的图形之中，面积最大的形状，这一性质来进行求解。
根据圆形的定义可知，圆形是以线段为半径作为圆心所在的圆周所包括的区域，而圆弧是圆周上的一段线段，用圆弧代替直线段，使得圆与圆弧缩短弧长，从而面积更大。
所以，圆的面积最大时，其圆弧的长度正好等于圆的周长的一半。
2、圆的周长最大值问题圆的周长与圆的半径成正比，所以圆的周长最大时，其半径也最大。
因此，圆的周长最大值问题可转化为半径最大值问题。
但是一般情况下，圆的半径是有限制条件的，比如半径必须小于一定数值，这时我们需要用到极值的判定方法来求解。
3、圆内切正方形的最大面积若题目给出一个圆，要在圆内切一个面积最大的正方形，该如何求解？首先可以画出该图形的示意图，现在有一个边长等于圆的直径的正方形，在其中画出一个圆，且与正方形的四个顶点相切，如图。
将图形旋转一定角度，使正方形的一条边与水平线重合，则圆的直径同样水平，则圆的直径就是正方形的边长，此时，圆内切正方形的面积为(半径的平方)÷2。
4、圆外接正方形的最小边长同样地，若题目给出一个圆，要在圆周上找到一个最小边长的正方形，该如何求解？先画出一个圆外接正方形的示意图，即在圆上取四个点，使得这四个点构成一个正方形(如图)。
要求这个正方形的最小边长，就是要求这个正方形的最小周长。
由于正方形的边长相等，所以可以将正方形的周长都化为边长l的形式来表示。
根据边长l和圆的半径r的关系，可以列出如下方程：2l + 2√2l = 2πr将方程进行化简，得：l = r(π - 2√2)所以，圆外接正方形的最小边长为r(π - 2√2)。
(完整word)圆中最值问题10种求法
圆中最值的十种求法在圆中求最值是中考的常见题型，也是中考中的热点、难点问题，有的学生对求最值问题感到束手无策，主要原因就是对求最值的方法了解不多，思路不够灵活.现对在圆中求最值的方法，归纳如下：一、利用对称求最值1．如图：⊙O的半径为2，点A、B、C在⊙O上，OA⊥OB，∠AOC=60°，P是OB上一动点，求PA+PC的最小值.［分析］：延长AO交⊙O于D，连接CD交⊙O于P,即此时PA+PC最小,且PA+PC的最小值就等于弦CD的长.解：延长AO交⊙O于D,连接CD交OB于P连接PA，过O作OE⊥CD，垂足为E在△OCD中，因为∠AOC=60°所以∠D=∠C=30°在Rt△ODE中 cos30°=即DE=2×cos30°= 所以CD=2DE=2即PA+PC的最小值为2。
二、利用垂线段最短求最值2．如图：在直角坐标系中，点A的坐标为（－3, －2)，⊙A的半径为1，P为x轴上一动点，PQ切⊙A于点Q,则PQ长度的最小值为。
［分析]：连接AQ、PA,可知AQ⊥PQ. 在Rt△PQA中,PQ=，求PQ的最小值转化为求PA的最小值，根据垂线段最短易求PA的最小值为2.解:连接PA、QA因为PQ切⊙A于点Q 所以PQ⊥AQ在Rt△APQ中，PQ2=PA2－AQ2即PQ=又因为A（－3，－2) ，根据垂线段最短。
所以PA的最小值为2所以PQ的最小值=三、利用两点之间线段最短求最值3．如图：圆锥的底面半径为2，母线PB的长为6，D为PB的中点，一只蚂蚁从点A出发,沿着圆锥的侧面爬行到点D，则蚂蚁爬行的最短路程为( ）A．B．2 C．3 D．3[分析]:因为圆锥的侧面是曲面蚂蚁从A爬行到点D，不好求爬行的最小值,要把立体图形展开为平面图形，再利用两点之间线段最短来解决问题。
解：圆锥的侧面展开图如图2,连接AB根据题意得：弧AC的长为2πr=2π·2=4π，PA=6因为4π= 所以n=120°即∠APB=60°又因为PA=PB所以△PAB是等边三角形因为D为PB中点所以AD⊥PB PD=DB=3在Rt△PAD中，AD=，故选C。
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圆中有关最值问题（1）教学设计
一、设计思路：
圆中有关最值问题是中考数学中的重要内容，是综合性较强的问题，它贯穿初中数学的
始终，是中考的热点问题。
其运用性质有：圆中直径是最长的弦、垂线段最短、三边关系定
理、对称法等。
本节课以例题入手来研究圆中的有关最值问题。
二、学情分析
学生知识技能基础：学生在前面几节课已经认识了圆，学习了圆的有关知识，以及数学
的基本结论：圆中直径是最长的弦、垂线段最短、三角形三边关系等基本知识，这些为本节
课的学习奠定了良好的知识技能基础。
学生活动经验基础：通过以往的数学学习，学生已经具有了一些数学活动经验的基础；
另一方面，在以往的数学活动中，学生已经经历了很多合作交流的学习过程，具有了一定的
合作学习的经验，具备了一定的合作交流的能力。
三、教学目标
知识与技能：
1、会利用直径是圆中最长的弦这一基本结论解决有关最值问题；
2、会利用圆外一点与圆上各点的连线中最短与最近距离这一基本事实，解决圆中有关最值问题。
方法与途径：
通过观察、操作、想象、推理、交流等活动，发展空间观念，培养学生动手动脑、发现
问题及解决问题的能力，以及推理能力和有条理的表达能力。
情感与评价：
通过实际操作、画图等活动，培养学生的动手能力，提高学生的识图技能，使学生的思
维变得更加灵活。
现代教学手段：
多媒体和几何画板的合理应用，增加了课时内容，激发了学生学习的积极性，突破了教
学重点、难点的同时，更重要的是使复杂问题更加简单化，通过清楚的动画演示，使学生进
一步感受何时取得最大值问题。
四、教学重点与难点
教学重点：将试题转化为最值中的有关模型
教学难点：将试题转化为最值中的有关模型的方法
五、教学准备
教师备：多媒体、几何画板课件
六、教学方法：
探究发现法：让学生在现实情景中探究问题，在动手操作中发现规律，从而使他们掌握新的内容
启发式教学法：发扬教学民主，鼓励学生大胆发言
七、教学过程
例1：如图，在半径为7 的⊙O 中，AB 为其一条弦，点C 是圆上的一个动点，且∠ACB=3 0°，点E、F 分别是AC、BC的中点，直线EF与⊙交于G、H两点，则GE+FH的最大值是___________
分析：由于GE+FH=GH-E，F EF= 1
2
A B，AB不变，则EF不变，所以只要G H最大，则GE+FH的
值最大，利用直径是圆中最长的弦这一事实解决该问题。
例2：在半径为7 的⊙O 中，AC 为其直径，点 B 是圆上的定点，∠ACB=3 0°，点A 在⊙O
上运动，（不与A、C 重合），C B⊥A B交A C 的延长线于点 C ，则BC 的最大值为_______
练习1：在△ABC中，∠ACB=90°，AC=BC=，2 以BC为直径的半圆交AB于点D，点P是半圆
上一个动点，连接 A P，则AP的最小值为_____________
分析：本题考查圆外点与圆上各点的连线当中最近距离问题，即连接该点与圆心，与圆的交
点就是所求点的位置。
例3：在矩形ABCD中，AD=2,AB=3,点E是AD边的中点，点 F 是射线AB上一动点，将△AEF
沿EF所在直线翻折得到△A'EF，连接A'C，则A'C 的最小值为____________
分析：本题主要难点是找出点 A 的运动轨迹，由于A E长度始终不变，所以A 在以E为圆心、AE为半径的圆上运动，所以A'C 的最小值即转化为圆外点（C）与圆上点（ A ）的最近距离
问题。
C'
A
C C
D
A'
O
P
H
F
E
O
G
B
B C B
O
A A
例1 题图例2 题图练习1 图例3 题图
练习2：如图⊙C 半径为1，圆心坐标为（3，4），点P（m，n）是⊙C 上的一个动点，则 2 2
m n 的最大值是___________, 最小值是_________
练习3:如图，正方形ABCD 边长为2，以AD 为边长构建等边△ADE，P为平面内一动点，
且AP⊥PC，则EP的最大值为__________
能力提升：
如图，∠CAB=60°，半径为1 的圆O 与∠CAB 两边相切，P 为圆O 上一动点，以P为圆心，
PA 长为半径的圆P交射线AB、AC 于点D、E, 连接DE，则线段DE 的最大值为________
练习2图练习3 图能力提升图
八、互助交流，总结收获
谈谈你本节课的收获？
九、作业
练习册“有关圆的最值问题”。