初中数学常见8种最值问题
初中数学“最值问题”集锦(一)
“最值问题”集锦(一)●平面几何中的最值问题 (01)●几何的定值与最值 (07)●最短路线问题 (14)●对称问题 (18)●巧作“对称点”妙解最值题 (22)●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.在平面几何问题中,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、图形的面积、角的度数)的最大值或最小值问题,称为最值问题。
最值问题的解决方法通常有两种:(1)应用几何性质:①三角形的三边关系:两边之和大于第三边,两边之差小于第三边;②两点间线段最短;③连结直线外一点和直线上各点的所有线段中,垂线段最短;④定圆中的所有弦中,直径最长。
⑵运用代数证法:①运用配方法求二次三项式的最值;②运用一元二次方程根的判别式。
例1、A、B两点在直线l的同侧,在直线L上取一点P,使PA+PB最小。
分析:在直线L上任取一点P’,连结A P’,BP’,在△ABP’中AP’+BP’>AB,如果AP’+BP’=AB,则P’必在线段AB上,而线段AB 与直线L无交点,所以这种思路错误。
取点A关于直线L的对称点A’,则AP’= AP,在△A’BP中A’P’+B’P’>A’B,当P’移到A’B与直线L的交点处P点时A’P’+B’P’=A’B,所以这时PA+PB最小。
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°.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.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.设P为半圆弧中点,连PB,PA,延长AP到C,使PC=PA,连CB,则CB是切线.为了证PA+PB最大,我们在半圆弧上另取一点P′,连P′A,P′B,延长AP′到C′,使P′C′=BP′,连C′B,CC′,则∠P′C′B=∠P′BC=∠PCB=45°,所以A,B,C′,C四点共圆,所以∠CC′A=∠CBA=90°,所以在△ACC′中,AC>AC′,即PA+PB>P′A+P′B.4 如图3-94,在直角△ABC中,AD是斜边上的高,M,N分别是△ABD,△ACD的内心,直线MN交AB,AC于K,L.求证:S△ABC≥2S△AKL.证连结AM,BM,DM,AN,DN,CN.因为在△ABC中,∠A=90°,AD⊥BC于D,所以∠ABD=∠DAC,∠ADB=∠ADC=90°.因为M,N分别是△ABD和△ACD的内心,所以∠1=∠2=45°,∠3=∠4,所以△ADN∽△BDM,又因为∠MDN=90°=∠ADB,所以△MDN∽△BDA,所以∠BAD=∠MND.由于∠BAD=∠LCD,所以∠MND=∠LCD,所以D,C,L,N四点共圆,所以∠ALK=∠NDC=45°.同理,∠AKL=∠1=45°,所以AK=AL.因为△AKM≌△ADM,所以AK=AD=AL.而而从而所以 S△ABC≥S△AKL.5. 如图3-95.已知在正三角形ABC内(包括边上)有两点P,Q.求证:PQ≤AB.证设过P,Q的直线与AB,AC分别交于P1,Q1,连结P1C,显然,PQ≤P1Q1.因为∠AQ1P1+∠P1Q1C=180°,所以∠AQ1P1和∠P1Q1C中至少有一个直角或钝角.若∠AQ1P1≥90°,则 PQ≤P1Q1≤AP1≤AB;若∠P1Q1C≥90°,则 PQ≤P1Q1≤P1C.同理,∠AP1C和∠BP1C中也至少有一个直角或钝角,不妨设∠BP1C≥90°,则 P1C≤BC=AB.对于P,Q两点的其他位置也可作类似的讨论,因此,PQ≤AB.6. 设△ABC是边长为6的正三角形,过顶点A引直线l,顶点B,C到l的距离设为d1,d2,求d1+d2的最大值(1992年上海初中赛题).解如图3-96,延长BA到B′,使AB′=AB,连B′C,则过顶点A的直线l或者与BC相交,或者与B′C相交.以下分两种情况讨论.(1)若l与BC相交于D,则所以只有当l⊥BC时,取等号.(2)若l′与B′C相交于D′,则所以上式只有l′⊥B′C时,等号成立.7. 如图3-97.已知直角△AOB中,直角顶点O在单位圆心上,斜边与单位圆相切,延长AO,BO分别与单位圆交于C,D.试求四边形ABCD面积的最小值.解设⊙O与AB相切于E,有OE=1,从而即AB≥2.当AO=BO时,AB有最小值2.从而所以,当AO=OB时,四边形ABCD面积的最小值为●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( )A .从30°到60°变动B .从60°到90°变动C .保持30°不变D .保持60°不变 思路点拨 先考虑当圆心在正三角形的顶点C 时, 其弧的度数,再证明一般情形,从而作出判断.注:几何定值与最值问题,一般都是置于动态背景下, 动与静是相对的,我们可以研究问题中的变量,考虑当变 化的元素运动到特定的位置,使图形变化为特殊图形时, 研究的量取得定值与最值.【例3】 如图,已知平行四边形ABCD ,AB=a ,BC=b (a >b ),P 为AB 边上的一动点, 直线DP 交CB 的延长线于Q ,求AP+BQ 的最小值.思路点拨 设AP=x ,把AP 、BQ 分别用x 的代数式表示,运用不等式ab b a 222≥+ (当且仅当b a =时取等号)来求最小值.【例4】 如图,已知等边△ABC 内接于圆,在劣弧AB 上取异于A 、B 的点M ,设直线AC 与BM 相交于K ,直线CB 与AM 相交于点N ,证明:线段AK 和BN 的乘积与M 点的选择无关.思路点拨 即要证AK ·BN 是一个定值,在图形中△ABC 的边长是一个定值,说明AK ·BN 与AB 有关,从图知AB 为 △ABM 与△ANB 的公共边,作一个大胆的猜想,AK ·BN=AB 2,⌒⌒从而我们的证明目标更加明确.注:只要探求出定值,那么解题目标明确,定值问题就转化为一般的几何证明问题.【例5】 已知△XYZ 是直角边长为1的等腰直角三角形(∠Z=90°),它的三个顶点分别在等腰Rt △ABC(∠C=90°)的三边上,求△ABC 直角边长的最大可能值.思路点拨 顶点Z 在斜边上或直角边CA(或CB)上,当顶点Z 在斜边AB 上时,取xy 的中点,通过几何不等关系求出直角边的最大值,当顶点Z 在(AC 或CB)上时,设CX=x ,CZ=y ,建立x ,y 的关系式,运用代数的方法求直角边的最大值.注:数形结合法解几何最值问题,即适当地选取变量,建立几何元素间的函数、方程、不等式等关系,再运用相应的代数知识方法求解.常见的解题途径是:(1)利用一元二次方程必定有解的代数模型,运用判别式求几何最值; (2)构造二次函数求几何最值.学力训练1.如图,正方形ABCD 的边长为1,点P 为边BC 上任意一点(可与B 点或C 点重合),分别过B 、C 、D 作射线AP 的垂线,垂足分别是B ′、C ′、D ′,则BB ′+CC ′+DD ′的最大值为 ,最小值为 .2.如图,∠AOB=45°,角内有一点P ,PO=10,在角的两边上有两点Q ,R(均不同于点O),则△PQR 的周长的最小值为 .3.如图,两点A 、B 在直线MN 外的同侧,A 到MN 的距离AC=8,B 到MN 的距离BD=5,CD=4,P 在直线MN 上运动,则PB PA -的最大值等于 .4.如图,A 点是半圆上一个三等分点,B 点是弧AN 的中点,P 点是直径MN 上一动点,⊙O 的半径为1,则AP+BP 的最小值为( )A .1B .22 C .2D .13-5.如图,圆柱的轴截面ABCD 是边长为4的正方形,动点P 从A 点出发,沿看圆柱的侧面移动到BC 的中点S 的最短距离是( )A .212π+B .2412π+C .214π+D .242π+6.如图、已知矩形ABCD ,R ,P 户分别是DC 、BC 上的点,E ,F 分别是AP 、RP 的中点,当P 在BC 上从B 向C 移动而R 不动时,那么下列结论成立的是( )A .线段EF 的长逐渐增大B .线段EF 的长逐渐减小C .线段EF 的长不改变D .线段EF 的长不能确定7.如图,点C是线段AB上的任意一点(C点不与A、B点重合),分别以AC、BC为边在直线AB的同侧作等边三角形ACD和等边三角形BCE,AE与CD相交于点M,BD与CE相交于点N.(1)求证:MN∥AB;(2)若AB的长为l0cm,当点C在线段AB上移动时,是否存在这样的一点C,使线段MN的长度最长?若存在,请确定C点的位置并求出MN的长;若不存在,请说明理由.(2002年云南省中考题)8.如图,定长的弦ST在一个以AB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.9.已知△ABC是⊙O的内接三角形,BT为⊙O的切线,B为切点,P为直线AB上一点,过点P作BC的平行线交直线BT于点E,交直线AC于点F.(1)当点P在线段AB上时(如图),求证:PA·PB=PE·PF;(2)当点P为线段BA延长线上一点时,第(1)题的结论还成立吗?如果成立,请证明,如果不成立,请说明理由.10.如图,已知;边长为4的正方形截去一角成为五边形ABCDE,其中AF=2,BF=l,在AB上的一点P,使矩形PNDM有最大面积,则矩形PNDM的面积最大值是( )25 D.14A.8 B.12 C.211.如图,AB是半圆的直径,线段CA上AB于点A,线段DB上AB于点B,AB=2;AC=1,BD=3,P是半圆上的一个动点,则封闭图形ACPDB的最大面积是( )A.23+3+ D.21+ C.22+ B.212.如图,在△ABC中,BC=5,AC=12,AB=13,在边AB、AC上分别取点D、E,使线段DE将△ABC分成面积相等的两部分,试求这样线段的最小长度.13.如图,ABCD是一个边长为1的正方形,U、V分别是AB、CD上的点,AV与DU相交于点P,BV与CU相交于点Q.求四边形PUQV面积的最大值.14.利用两个相同的喷水器,修建一个矩形花坛,使花坛全部都能喷到水.已知每个喷水器的喷水区域是半径为l0米的圆,问如何设计(求出两喷水器之间的距离和矩形的长、宽),才能使矩形花坛的面积最大?15.某住宅小区,为美化环境,提高居民生活质量,要建一个八边形居民广场(平面图如图所示).其中,正方形MNPQ与四个相同矩形(图中阴影部分)的面积的和为800平方米.(1)设矩形的边AB=x(米),AM=y(米),用含x的代数式表示y为.(2)现计划在正方形区域上建雕塑和花坛,平均每平方米造价为2100元;在四个相同的矩形区域上铺设花岗岩地坪,平均每平方米造价为105元;在四个三角形区域上铺设草坪,平均每平方米造价为40元.①设该工程的总造价为S(元),求S关于工的函数关系式.②若该工程的银行贷款为235000元,仅靠银行贷款能否完成该工程的建设任务?若能,请列出设计方案;若不能,请说明理由.③若该工程在银行贷款的基础上,又增加资金73000元,问能否完成该工程的建设任务?若能,请列出所有可能的设计方案;若不能,请说明理由.(镇江市中考题)16.某房地产公司拥有一块“缺角矩形”荒地ABCDE,边长和方向如图,欲在这块地上建一座地基为长方形东西走向的公寓,请划出这块地基,并求地基的最大面积(精确到1m2).参考答案111213●最短路线问题通常最短路线问题是以“平面内连结两点的线中,直线段最短”为原则引申出来的.人们在生产、生活实践中,常常遇到带有某种限制条件的最近路线即最短路线问题.在本讲所举的例中,如果研究问题的限制条件允许已知的两点在同一平面内,那么所求的最短路线是线段;如果它们位于凸多面体的不同平面上,而允许走的路程限于凸多面体表面,那么所求的最短路线是折线段;如果它们位于圆柱和圆锥面上,那么所求的最短路线是曲线段;但允许上述哪种情况,它们都有一个共同点:当研究曲面仅限于可展开为平面的曲面时,例如圆柱面、圆锥面和棱柱面等,将它们展开在一个平面上,两点间的最短路线则是连结两点的直线段.这里还想指出的是,我们常遇到的球面是不能展成一个平面的.例如,在地球(近似看成圆球)上A、B二点之间的最短路线如何求呢?我们用过A、B两点及地球球心O的平面截地球,在地球表面留下的截痕为圆周(称大圆),在这个大圆周上A、B两点之间不超过半个圆周的弧线就是所求的A、B两点间的最短路线,航海上叫短程线.关于这个问题本讲不做研究,以后中学会详讲.在求最短路线时,一般我们先用“对称”的方法化成两点之间的最短距离问题,而两点之间直线段最短,从而找到所需的最短路线.像这样将一个问题转变为一个和它等价的问题,再设法解决,是数学中一种常用的重要思想方法.例1 如下图,侦察员骑马从A地出发,去B地取情报.在去B地之前需要先饮一次马,如果途中没有重要障碍物,那么侦察员选择怎样的路线最节省时间,请你在图中标出来.解:要选择最节省时间的路线就是要选择最短路线.作点A关于河岸的对称点 A′,即作 AA′垂直于河岸,与河岸交于点C,且使AC=A′C,连接A′B交河岸于一点P,这时 P点就是饮马的最好位置,连接 PA,此时 PA+PB就是侦察员应选择的最短路线.证明:设河岸上还有异于P点的另一点P′,连接P′A,P′B, P′A′.∵P′A+P′B=P′A′+P′B>A′B=PA′+PB=PA+PB,而这里不等式 P′A′+P′B>A′B成立的理由是连接两点的折线段大于直线段,所以PA+PB是最短路线.此例利用对称性把折线APB化成了易求的另一条最短路线即直线段A′B,所以这种方法也叫做化直法,其他还有旋转法、翻折法等.看下面例题.例2 如图一只壁虎要从一面墙壁α上A点,爬到邻近的另一面墙壁β上的B点捕蛾,它可以沿许多路径到达,但哪一条是最近的路线呢?14解:我们假想把含B点的墙β顺时针旋转90°(如下页右图),使它和含A点的墙α处在同一平面上,此时β转过来的位置记为β′,B点的位置记为B′,则A、B′之间最短路线应该是线段AB′,设这条线段与墙棱线交于一点P,那么,折线4PB就是从A点沿着两扇墙面走到B点的最短路线.证明:在墙棱上任取异于P点的P′点,若沿折线AP′B走,也就是沿在墙转90°后的路线AP′B′走都比直线段APB′长,所以折线APB是壁虎捕蛾的最短路线.由此例可以推广到一般性的结论:想求相邻两个平面上的两点之间的最短路线时,可以把不同平面转成同一平面,此时,把处在同一平面上的两点连起来,所得到的线段还原到原始的两相邻平面上,这条线段所构成的折线,就是所求的最短路线.例3 长方体ABCD—A′B′C′D′中,AB=4,A′A=2′,AD=1,有一只小虫从顶点D′出发,沿长方体表面爬到B点,问这只小虫怎样爬距离最短?(见图(1))解:因为小虫是在长方体的表面上爬行的,所以必需把含D′、B两点的两个相邻的面“展开”在同一平面上,在这个“展开”后的平面上 D′B间的最短路线就是连结这两点的直线段,这样,从D′点出发,到B点共有六条路线供选择.①从D′点出发,经过上底面然后进入前侧面到达B点,将这两个面摊开在一个平面上(上页图(2)),这时在这个平面上D′、B间的最短路线距离就是连接D′、B两点的直线段,它是直角三角形ABD′的斜边,根据勾股定理,D′B2=D′A2+AB2=(1+2)2+42=25,∴D′B=5.②容易知道,从D′出发经过后侧面再进入下底面到达B点的最短距离也是5.③从D′点出发,经过左侧面,然后进入前侧面到达B点.将这两个面摊开在同一平面上,同理求得在这个平面上D′、B两点间的最短路线(上页图(3)),有:D′B2=22+(1+4)2=29.④容易知道,从D′出发经过后侧面再进入右侧面到达B点的最短距离的平方也是29.⑤从D′点出发,经过左侧面,然后进入下底面到达B点,将这两个平面摊开在同一平面上,同理可求得在这个平面上D′、B两点间的最短路线(见图),1516D ′B 2=(2+4)2+12=37.⑥容易知道,从D ′出发经过上侧面再进入右侧面到达B 点的最短距离的平方也是37.比较六条路线,显然情形①、②中的路线最短,所以小虫从D ′点出发,经过上底面然后进入前侧面到达B 点(上页图(2)),或者经过后侧面然后进入下底面到达B 点的路线是最短路线,它的长度是5个单位长度.利用例2、例3中求相邻两个平面上两点间最短距离的旋转、翻折的方法,可以解决一些类似的问题,例如求六棱柱两个不相邻的侧面上A 和B 两点之间的最短路线问题(下左图),同样可以把A 、B 两点所在平面及与这两个平面都相邻的平面展开成同一个平面(下右图),连接A 、B 成线段AP1P2B ,P1、P2是线段AB 与两条侧棱线的交点,则折线AP1P2B 就是AB 间的最短路线.圆柱表面的最短路线是一条曲线,“展开”后也是直线,这条曲线称为螺旋线.因为它具有最短的性质,所以在生产和生活中有着很广泛的应用.如:螺钉上的螺纹,螺旋输粉机的螺旋道,旋风除尘器的导灰槽,枪膛里的螺纹等都是螺旋线,看下面例题.例4 景泰蓝厂的工人师傅要给一个圆柱型的制品嵌金线,如下左图,如果将金线的起点固定在A 点,绕一周之后终点为B 点,问沿什么线路嵌金线才能使金线的用量最少?解:将上左图中圆柱面沿母线AB 剪开,展开成平面图形如上页右图(把图中的长方形卷成上页左图中的圆柱面时,A ′、B ′分别与A 、B 重合),连接AB ′,再将上页右图还原成上页左图的形状,则AB ′在圆柱面上形成的曲线就是连接AB 且绕一周的最短线路.圆锥表面的最短路线也是一条曲线,展开后也是直线.请看下面例题.例5 有一圆锥如下图,A 、B 在同一母线上,B 为AO 的中点,试求以A 为起点,以B 为终点且绕圆锥侧面一周的最短路线.解:将圆锥面沿母线AO剪开,展开如上右图(把右图中的扇形卷成上图中的圆锥面时,A′、B′分别与A、B重合),在扇形中连AB′,则将扇形还原成圆锥之后,AB′所成的曲线为所求.例6 如下图,在圆柱形的桶外,有一只蚂蚁要从桶外的A点爬到桶内的B点去寻找食物,已知A点沿母线到桶口C点的距离是12厘米, B点沿母线到桶口 D点的距离是8厘米,而C、D两点之间的(桶口)弧长是15厘米.如果蚂蚁爬行的是最短路线,应该怎么走?路程总长是多少?分析我们首先想到将桶的圆柱面展开成矩形平面图(下图),由于B点在里面,不便于作图,设想将BD延长到F,使DF=BD,即以直线CD为对称轴,作出点B的对称点F,用F代替B,即可找出最短路线了.解:将圆柱面展成平面图形(上图),延长BD到F,使DF=BD,即作点B关于直线CD 的对称点F,连结AF,交桶口沿线CD于O.因为桶口沿线CD是 B、F的对称轴,所以OB=OF,而A、F之间的最短线路是直线段AF,又AF=AO+OF,那么A、B之间的最短距离就是AO+OB,故蚂蚁应该在桶外爬到O点后,转向桶内B点爬去.延长AC到E,使CE=DF,易知△AEF是直角三角形,AF是斜边,EF=CD,根据勾股定理,AF2=(AC+CE)2+EF2 =(12+8)2+152=625=252,解得AF=25.即蚂蚁爬行的最短路程是25厘米.例7 A、B两个村子,中间隔了一条小河(如下图),现在要在小河上架一座小木桥,使它垂直于河岸.请你在河的两岸选择合适的架桥地点,使A、B两个村子之间路程最短.分析因为桥垂直于河岸,所以最短路线必然是条折线,直接找出这条折线很困难,于是想到要把折线化为直线.由于桥的长度相当于河宽,而河宽是定值,所以桥长是定值.因此,从A点作河岸的垂线,并在垂线上取AC等于河宽,就相当于把河宽预先扣除,找出B、C两点之间的最短路线,问题就可以解决.17解:如上图,过A点作河岸的垂线,在垂线上截取AC的长为河宽,连结BC交河岸于D点,作DE垂直于河岸,交对岸于E点,D、E两点就是使两村行程最短的架桥地点.即两村的最短路程是AE+ED+DB.例8 在河中有A、B两岛(如下图),六年级一班组织一次划船比赛,规则要求船从A岛出发,必须先划到甲岸,又到乙岸,再到B岛,最后回到A岛,试问应选择怎样的路线才能使路程最短?解:如上图,分别作A、B关于甲岸线、乙岸线的对称点A′和B′,连结A′、B′分别交甲岸线、乙岸线于E、F两点,则A→E→F→B→A是最短路线,即最短路程为:AE +EF+FB+BA.证明:由对称性可知路线A→E→F→B的长度恰等于线段A′B′的长度.而从A岛到甲岸,又到乙岸,再到B岛的任意的另一条路线,利用对称方法都可以化成一条连接A′、B′之间的折线,它们的长度都大于线段 A′B′,例如上图中用“·—·—·”表示的路线A→E′→F′→B的长度等于折线AE′F′B的长度,它大于A′B′的长度,所以A→E →F→B→A是最短路线.1819B ●对称问题教学目的:进一步理解从实际问题转化为数学问题的方法,对于轴对称问题、中心对称问题有一个比较深入的认识,可以通过对称的性质及三角形两边之和与第三边的关系找到证明的方法。
初中数学100道最值问题经典
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。
初中数学动点最值问题19大模型+例题详解,彻底解决压轴难题
动点最值问题永远都是中考最难的压轴类题目,很多同学都反应不知道该怎么下手寻找思路。
其实这类题目的题型有限,全部总结归纳就是这19种,希望同学们对每一种都能掌握技巧,再遇见类似的就能及时找到思路。
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1、将军饮马模型(对称点模型)
2、利用三角形两边差求最值
3、手拉手全等取最值
4、手拉手相似取最值
5、平移构造平行四边形求最小
6、两点对称勺子型连接两端求最小
7、两点对称折线连两端求最小
8、时钟模型,中点两定边求最小值
9、时钟模型,相似两定边求最小值
10、转化构造两定边求最值
11、面积转化法求最值
12、相似转化法求最值
13、相似系数化一法求最值
14、三角函数化一求最值
15、轨迹最值
16、三动点的垂直三角形
17、旋转最值
18、隐圆最值-定角动弦
19、隐圆最值-动角定弦。
初中数学最值问题典型例题(含答案分析)
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。
ABA'′Pl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。
初中数学专题总结线段最值问题总结
【熟悉十二个基本问题】【问题1】作法图形原理在直线l上求一点P ,使PA +PB 值最小.连AB ,与l 交点即为P .两点之间线段最短.PA +PB 最小值为AB .【问题2】“将军饮马”作法图形原理在直线l 上求一点P ,使PA +PB 值最小.作B 关于l 的对称点B '连A B ',与l 交点即为P .两点之间线段最短.PA +PB 最小值为A B '.【问题3】作法图形原理在直线1l 、2l 上分别求点M 、N ,使△PMN 的周长最小.分别作点P 关于两直线的对称点P '和P '',连P 'P '',与两直线交点即为M ,N .两点之间线段最短.PM +MN +PN 的最小值为线段P 'P ''的长.【问题4】作法图形原理在直线1l 、2l 上分别求点M 、N ,使四边形PQMN 的周长最小.分别作点Q 、P 关于直线1l 、2l 的对称点Q '和P '连Q 'P ',与两直线交点即为M ,N .两点之间线段最短.四边形PQMN 周长的最小值为线段P 'P ''的长.【问题5】“造桥选址”作法图形原理直线m ∥n ,在m 、n ,将点A 向下平移MN 的长度单位得A ',连A 'B ,交n 于点N ,过N 作NM ⊥m 于M .两点之间线段最短.AM +MN +BN 的最小值为A 'B +MN .上分别求点M 、N ,使MN ⊥m ,且AM +MN +BN 的值最小.【问题6】作法图形原理在直线l 上求两点M 、N (M 在左),使aMN =,并使AM +MN+NB 的值最小.将点A 向右平移a 个长度单位得A ',作A '关于l 的对称点A '',连A ''B ,交直线l 于点N ,将N 点向左平移a 个单位得M .两点之间线段最短.AM +MN +BN 的最小值为A ''B +MN .【问题7】作法图形原理在1l 上求点A ,在2l 上求点B ,使PA +AB 值最小.作点P 关于1l 的对称点P ',作P 'B ⊥2l 于B ,交2l 于A .点到直线,垂线段最短.PA +AB 的最小值为线段P 'B 的长.【问题8】作法图形原理A 为1l 上一定点,B 为2l 上一定点,在2l 上求点M ,在1l 上求点N ,使AM +MN +NB 的值最小.作点A 关于2l 的对称点A ',作点B 关于1l 的对称点B ',连A 'B '交2l 于M ,交1l 于N .两点之间线段最短.AM +MN +NB 的最小值为线段A 'B '的长.【问题9】作法图形原理在直线l 上求一点P ,使PB PA -的值最小.连AB ,作AB 的中垂线与直线l 的交点即为P .垂直平分上的点到线段两端点的距离相等.PB PA -=0.【问题10】作法图形原理作直线AB ,与直线l 的交点即为P .三角形任意两边之差小于第三边.PB PA -≤AB .在直线l 上求一点P ,使PB PA -的值最大.PB PA -的最大值=AB .【问题11】作法图形原理在直线l 上求一点P ,使PB PA -的值最大.作B 关于l 的对称点B '作直线A B ',与l 交点即为P .三角形任意两边之差小于第三边.PB PA -≤AB '.PB PA -最大值=AB '.【问题12】“费马点”作法图形原理△ABC 中每一内角都小于120°,在△ABC 内求一点P ,使PA +PB +PC 值最小.所求点为“费马点”,即满足∠APB =∠BPC =∠APC =120°.以AB 、AC 为边向外作等边△ABD 、△ACE ,连CD 、BE相交于P,点P 即为所求.两点之间线段最短.PA +PB +PC 最小值=CD .将军饮马问题耳熟能详,大家都掌握得非常熟练了,我就仅举一例说明中考的考法,并留几个习题供大家练习例题1:(广州中考题)已知平面直角坐标系中两定点(1,0)A -、(40)B ,,抛物线22(0)y ax bx a =+-≠过点A B 、,顶点为C ,点(,)(0)P m n n <为抛物线上一点.(1)求抛物线的解析式和顶点C 的坐标;(2)当APB ∠为钝角时,求m 的取值范围;(3)若3,2m >当APB ∠为直角时,将该抛物线向左或向右平移5(02t t <<个单位,点C 、P 平移后对应的点分别记为''C P 、,是否存在t ,使得首尾依次连接''A B P C 、、、所构成的多边形的周长最短?若存在,求t 的值并说明抛物线平移的方向;若不存在,请说明理由.【分析】:第一问考察了求二函解析式与求顶点,但由于带这分数运算,所以计算并不简单,属于中等难度题目。
初中几何最值问题类型
初中几何最值问题类型
初中几何中的最值问题类型有以下几种:
1.最大值最小值问题:
求某个几何图形的最大面积或最小周长,如矩形、三角形等。
求抛物线的最高点或最低点,即顶点的坐标。
2.极值问题:
求函数图像与坐标轴的交点。
求函数在某个区间内的最大值或最小值,如求二次函数的最
值等。
3.最优化问题:
求物体从一个点到另一个点的路径问题,如两点之间的最短
路径、最快速度等。
4.最长边最短边问题:
求三角形的最长边或最短边,如用三根木棍构成三角形,求
最长边的长度。
5.相等问题:
求两个几何形状中的某个参数,使得它们的某个关系成立,
如求两个相似三角形的边长比、两个等腰三角形的底角角度等。
这些问题类型都需要通过合理的分析和运用相关的几何定理
来解决。
对于初中学生来说,熟练掌握基本的几何概念和定理,灵活运用数学思维和方法,可以较好地解决这些最值问题。
通
过多做练习和思考,培养几何思维和解决问题的能力。
初中数学定值定点最值问题
初中数学定值定点最值问题初中数学定值定点和最值问题是中考数学压轴题常考考点,对于定值定点问题可以采用特殊点,特殊值和特殊位置确定其值是多少,然后采用一般法去证明,最值问题一般是线段的和与差,最常用的方法是“化折为直”比如常见的“将军饮马问题”、“胡不归问题”、“阿氏圆问题”、“隐圆问题”。
例1.对于任意非零实数a,抛物线y=ax2+ax﹣6a总不经过点P(m+1,4﹣2m),则符合条件的点P的坐标为.变式1.若对于任意非零实数a,抛物线y=ax2+ax﹣2a总不经过点P(x0﹣3,x02﹣16),则写出符合条件的点P的坐标:.变式2.若对于任意非零实数a,抛物线y=ax2+ax﹣6a总不经过点P(m﹣2,m2﹣9),写出符合条件的点P的坐标:.变式3.若对于任意非零实数a,抛物线y=ax2+ax﹣2a总不经过点P(x0,2x0﹣6),写出符合条件的点P的坐标:.变式4.若对于任意非零实数a,抛物线y=ax2+ax﹣2a总不经过点P(m﹣3,m2﹣16),写出符合条件的点P的坐标:.变式5.若对于任意非零实数a,抛物线y=a(x+2)(x﹣1)总不经过点P(x0﹣3,x0﹣5)写出符合条件的点P的坐标:.变式6.若对于任意非零实数a,抛物线y=ax2+ax﹣2a总不经过点P(x0﹣3,x02﹣16),写出符合条件的点P的坐标:.例2.已知抛物线y=ax2﹣2anx+an2+n+3的顶点P在一条定直线l上.求直线l的解析式;例3.我们不妨约定:在平面直角坐标系中,若某函数图象上至少存在不同的两点关于y轴对称,则把该函数称之为“T函数”,其图象上关于y轴对称的不同两点叫做一对“T点”.若关于x的“T函数”y=ax2+bx+c(a>0,且a,b,c是常数)经过坐标原点O,且与直线l:y=mx+n(m≠0,n>0,且m,n是常数)交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,当x1,x2满足(1﹣x1)﹣1+x2=1时,直线l是否总经过某一定点?若经过某一定点,求出该定点的坐标;否则,请说明理由.例4.如图,已知P为正方形ABCD的外接圆的劣弧上任意一点,求证:为定值.例5.如图,在△ABC中,AB=5,AC=4,sin A=,BD⊥AC交AC于点D.点P为线段BD上的动点,则PC+PB的最小值为.例6.如图,在Rt△ABC中,∠A=90°,M为BC的中点,H为AB上一点,过点C作CG ∥AB,交HM的延长线于点G,若AC=8,AB=6,求四边形ACGH周长的最小值例7如图,已知二次函数y=ax2+bx+c的图象经过点C(2,﹣3),且与x轴交于原点及点B(8,0).若点P为⊙O上的动点,且⊙O的半径为2,一动点E从点A出发,以每秒2个单位长度的速度沿线段AP匀速运动到点P,再以每秒1个单位长度的速度沿线段PB匀速运动到点B后停止运动,求点E的运动时间t的最小值.例8.已知抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)过点A(1,0),B(3,0)两点,与y轴交于点C,OC=3.若点Q为线段OC上的一动点,问:AQ+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.例9.如图,A,B两点的坐标分别为A(4,3),B(0,﹣3),在x轴上找一点P,使线段P A+PB的值最小,则点P的坐标是.例10.如图,已知抛物线过点O(0,0),A(5,5),且它的对称轴为x=2,点B是抛物线对称轴上的一点,且点B在第一象限.当△OAB的面积为15时,P是抛物线上的动点,当P A﹣PB的值最大时,求P的坐标以及P A﹣PB的最大值.例11.如图1,在矩形ABCD中,AB=4,BC=6.点E是线段AD上的动点(点E不与点A,D重合),连接CE,过点E作EF⊥CE,交AB于点F.连接CF,过点B作BG⊥CF,垂足为G,连接AG.点M是线段BC的中点,连接GM.①求AG+GM的最小值;②当AG+GM取最小值时,求线段DE的长.例12.如图一所示,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+2x+c经过点A(﹣1,0)、B(3,0),与y轴交于点C,顶点为点D.在线段CB上方的抛物线上有一动点P,过点P作PE ⊥BC于点E,作PF∥AB交BC于点F.当△PEF的周长为最大值时,求点P的坐标和△PEF的周长.。
初中数学常见8种最值问题
的方程 3 B.初中数学常见8种最值问题最值问题,也就是最大值和最小值问题.它是初中数学竞赛中的常见问题. 这类问题出现的试题,内容丰富,知识点多,涉及面广,解法灵活多样,而且具有一定的难度.本文以例介绍一些常见的求解方法,供读者参考.一. 配方法例 1. (2005 年全国初中数学联赛武汉 CASIO 杯选拔赛)可取得的最小值为.解:原式 由此可知,当时,有最小值 .二. 设参数法例 2. (《中等数学》奥林匹克训练题)已知实数满足 .则 的最大值为.解:设 ,易知,由,得从而,.由此可知,是关于 t 的两个实根.于是,有,解得.故的最大值为 2.例 3. (2004 年全国初中联赛武汉选拔赛)若,则可取得的最小值为( )A. C.D. 6取得最小值 .故选(B ).解:设 ,则从而可知,当时,解:由 得解得由是非负实数,得 , 解得又 ,故, 三. 选主元法例 4. (2004 年全国初中数学竞赛) 实数满足.则 z 的最大值是.解:由 得.代入 消去 y 并整理成以为主元的二次方程,由 x 为实数,则判别式 . 即 ,整理得 解得 .所以,z 的最大值是 .四. 夹逼法例 5. (2003 年北京市初二数学竞赛复赛)是非负实数,并且满足.设,记 为 m 的最小值,y 为 m 的最大值.则.五. 构造方程法例 6. (2000 年山东省初中数学竞赛).于是,因此.已知矩形 A 的边长为 a 和 b ,如果总有另一矩形 B 使得矩形 B 与矩形 A 的周长之比与面积之比都等于 k ,试求 k 的最小值.解:设矩形 B 的边长为 x 和 y ,由题设可得 .从而x 和y 可以看作是关于t 的一元二次方程 的两个实数 根,则 ,因为 ,所以 ,解得,所以 k 的最小值是.六. 由某字母所取的最值确定代数式的最值例 7. (2006 年全国初中数学竞赛)已知为整数,且.若,则的最大值为.解:由得,代入得.而由和可知的整数.所以,当时,取得最大值,为.七. 借助几何图形法例 8. (2004 年四川省初中数学联赛)函数的最小值是.解:显然,若,则.因而,当取最小值时,必然有. 如图1,作线段AB=4,,且AC=1,BD=2.对于AB 上的任一点O,令OA=x,则.那么,问题转化为在 AB 上求一点 O,使 OC+OD 最小.图 1设点 C 关于 AB 的对称点为 E,则 DE 与 AB 的交点即为点 O,此时,.作 EF//AB 与DB 的延长线交于 F.在中,易知,所以,.因此,函数的最小值为5.八. 比较法例 9. (2002 年全国初中数学竞赛)某项工程,如果有甲、乙两队承包天完成,需付180000 元;由乙、丙两队承包天完成,需付150000 元;由甲、丙两队承包天完成,需付160000 元. 现在工程由一个队单独承包,在保证一周完成的前提下,哪个队承包费用最少?解:设甲、乙、丙单独承包各需天完成,则解得又设甲、乙、丙单独工作一天,各需付元,则解得于是,由甲队单独承包,费用是(元);由乙队单独承包,费用是(元);而丙队不能在一周内完成,经过比较得知,乙队承包费用最少.。
初中数学中最值问题求法
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 .27B 、 18C 、15D 、 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 +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解:设 ∵ 3N+1是完全平方数,∴ 设 3N+1 = X 2 (N ≥ 8),则3不能整除X ,所以X 可以表示成3P ±1的形式。
初中数学几何模型与最值问题08专题-瓜豆原理中动点轨迹不确定型最值问题(含答案)
初中数学几何模型与最值问题专题8瓜豆原理中动点轨迹不确定型最值问题【专题说明】动点轨迹非圆或直线时,基本上将此线段转化为一个三角形中,(1)利用三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边求最值。
(2)在转化较难进行时,可借助直角三角形斜边上的中线及中位线或构建全等图形进一步转化求最值。
【知识精讲】所谓“瓜豆原理”,就是主动点的轨迹与从动点的轨迹是相似性,根据主、从动点与定点连线形成的夹角以及主、从动点到定点的距离之比,可确定从动点的轨迹,而当主动点轨迹是其他图形时,从动点轨迹必然也是.【例题】如图,在反比例函数的图像上有一个动点A,连接AO并延长交图像的另一支于点B,在第一象限内有一点C,满足AC=BC,当点A运动时,点C始终在函数的图像上运动,若tan∠CAB=2,则k的值为()A.2B.4C.6D.8【模型】一、借助直角三角形斜边上的中线1、如图,在△ABC中,∠C=90°,AC=4,BC=2,点A、C分别在x轴、y轴上,当点A在x轴上运动时,点C随之在y轴上运动,在运动过程中,点B到原点的最大距离是()A.6B.C.D.【模型】二、借助三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边1、如图,已知等边三角形ABC边长为A、B分别在平面直角坐标系的x轴负半轴、轴的正半轴上滑动,点C在第四象限,连接OC,则线段OC长的最小值是()A-1B.3C.3D.2、如图,∠MON=90°,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OM上运动,矩形ABCD的形状保持不变,其中AB=4,BC=2.运动过程中点D到点O的最大距离是______.3、如图,在ABC △中,90ACB ∠=︒,30CAB ∠=︒,6AB =,以线段AB 为边向外作等边ABD △,点E 是线段AB 的中点,连结CE 并延长交线段AD 于点F .(1)求证:四边形BCFD 为平行四边形;(2)求平行四边形BCFD 的面积;(3)如图,分别作射线CM ,CN ,如图中ABD △的两个顶点A ,B 分别在射线CN ,CM 上滑动,在这个变化的过程中,求出线段CD 的最大长度.4、如图,在Rt ABC ∆中,90ACB ∠=,将ABC ∆绕顶点C 逆时针旋转得到'',A B C M ∆是BC 的中点,N 是''A B 的中点,连接MN ,若4,60BC ABC =∠=︒,则线段MN 的最大值为()A .4B .8C .D .6【模型】三、借助构建全等图形1、如图,在△ABC中,∠ACB=90°,∠A=30°,AB=5,点P是AC上的动点,连接B P,以B P为边作等边△B P Q,连接CQ,则点P在运动过程中,线段CQ长度的最小值是______.2、如图,边长为12的等边三角形ABC中,M是高CH所在直线上的一个动点,连结MB,将线段BM绕点B逆时针旋转60°得到BN,连结HN.则在点M运动过程中,线段HN长度的最小值是()A.6B.3C.2D.1.5【模型】四、借助中位线1、如图,在等腰直角∆ABC中,斜边AB的长度为8,以AC为直径作圆,点P为半圆上的动点,连接B P,取B P的中点M,则CM的最小值为()A.B.C-D.2、如图,抛物线2119y x =-与x 轴交于A B ,两点,D 是以点()0,4C 为圆心,1为半径的圆上的动点,E 是线段AD 的中点,连接,OE BD ,则线段OE 的最小值是()A .2B .322C .52D .3专题8瓜豆原理中动点轨迹不确定型最值问题答案【专题说明】动点轨迹非圆或直线时,基本上将此线段转化为一个三角形中,(1)利用三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边求最值。
初中数学动点最值问题19大模型+例题详解
初中数学动点最值问题19⼤模型+例题详解
动点最值问题是中考最难的压轴类题⽬,很多同学都反应不知道该怎么下⼿。
其实这类题⽬的题型有限,总结归纳有19种,希望同学们对每⼀种都能掌握技巧。
1、对称点模型
2、利⽤三⾓形两边差求最值
3、⼿拉⼿全等取最值
4、⼿拉⼿相似取最值
5、平移构造平⾏四边形求最⼩
6、两点对称勺⼦型连接两端求最⼩
7、两点对称折线连两端求最⼩
8、时钟模型,中点两定边求最⼩值
9、时钟模型,相似两定边求最⼩值
10、转化构造两定边求最值
11、⾯积转化法求最值
12、相似转化法求最值
13、相似系数化⼀法求最值
14、三⾓函数化⼀求最值
15、轨迹最值
16、三动点的垂直三⾓形
17、旋转最值
18、隐圆最值-定⾓动弦
19、隐圆最值-动⾓定弦。
初中数学几何最值问题
○ 线段最短确定在点共线的 情形下取得最值.
2 模型思想
2.1 建立方程模型
例4 已知△ XYZ是直角边长为1的等腰直角三角形( ∠Z=90 。),它的三 个顶点分别在等腰Rt△ ABC(∠ C=90。)的三边上.
求△ ABC直角边长的最大可能值.
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几何最值问题
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几 何 变 换
1.1 利用平移变换
例1 :已知点P在锐角△ABC的边上运 动.试确定点P的位置,使P A+PB+PC最小,并证明你的结论.
解:当点P在锐角△ ABC最短边上 的高的垂足位置时, P A+型线段组
初中数学几何最值问题(将军饮马、将军过河、费马点、隐圆、瓜豆、胡不归、阿氏圆)
1、如图,在直线上找一点P使得PA+PB最小?2、【一定两动之点点】在OA、OB上分别取点M、N,使得△PMN周长最小.B3、【两定两动之点点】在OA、OB上分别取点M、N使得四边形PMNQ的周长最小。
BB4、【一定两动之点线】在OA、OB上分别取M、N使得PM+MN最小。
BB【将军过桥】1.已知将军在图中点A 处,现要过河去往B 点的军营,桥必须垂直于河岸建造,问:桥建在何处能使路程最短?2.已知A 、B 两点,MN 长度为定值,求确定M 、N 位置使得AM +MN +NB 值最小?军营河1.如图,在平面直角坐标系中,矩形ABCD 的顶点B 在原点,点A 、C 在坐标轴上,点D 的坐标为(6,4),E 为CD 的中点,点P 、Q 为BC 边上两个动点,且PQ =2,要使四边形APQE 的周长最小,则点P 的坐示应为______________.x2.如图,矩形ABCD 中,AD =2,AB =4,AC 为对角线,E 、F 分别为边AB 、CD 上的动点,且EF ⊥AC 于点M ,连接AF 、CE ,求AF +CE 的最小值.AB CDEFM几何图形中的将军饮马正方形中的将军饮马1. 如图,正方形ABCD 的边长是4,M 在DC 上,且DM =1, N 是AC 边上的一动点,则△DMN 周长的最小值是___________.NMD CBA2.如图,在Rt △ABO 中,∠OBA =90°,A (4,4),点C 在边AB 上,且AC :CB =1:3,点D 为OB 的中点,点P 为边OA 上的动点,当点P 在OA 上移动时,使四边形PDBC 周长最小的点P 的坐标为( )A .(2,2)B .5(2,5)2C .8(3,8)3D .(3,3)3.如图,在△ABC 中,AC =BC ,∠ACB =90°,点D 在BC 上,BD =3,DC =1,点P 是AB 上的动点,则PC +PD 的最小值为( )PDCBAA .4B .5C .6D .7三角形中的将军饮马1.如图,在等边△ABC 中,AB =6, N 为AB 上一点且BN =2AN , BC 的高线AD 交BC 于点D ,M 是AD 上的动点,连结BM ,MN ,则BM +MN 的最小值是___________.A BCDMN2. 如图,在Rt △ABC 中,∠ACB =90°,AC =6.AB =12,AD 平分∠CAB ,点F 是AC 的中点,点E 是AD 上的动点,则CE +EF 的最小值为( )E AFCDBA .3B .4C .33D .233. 如图,在锐角三角形ABC 中,BC =4,∠ABC =60°, BD 平分∠ABC ,交AC 于点D ,M 、N 分别是BD ,BC 上的动点,则CM +MN 的最小值是( )NMDCBAA .3B .2C .23D .44.如图,△ABC 中,∠BAC =75°,∠ACB =60°,AC =4,则△ABC 的面积为_;点D ,点E ,点F 分别为BC ,AB ,AC 上的动点,连接DE ,EF ,FD ,则△DEF 的周长最小值为 .矩形、菱形中的将军饮马1. 如图,在菱形ABCD 中,AC=BD =6,E 是BC 的中点,P 、M 分别是AC 、AB 上的动点,连接PE 、PM ,则PE +PM 的最小值是( )EPDCBAMA .6 B.C.D .4.52.如图,矩形ABOC 的顶点A 的坐标为(-4,5),D 是OB 的中点,E 是OC 上的一点,当△ADE 的周长最小时,点E 的坐标是( )A .4(0,)3B .5(0,)3C .(0,2)D .10(0,)33.如图,在矩形ABCD 中,AB =6,AD =3,动点P 满足13PAB ABCD S S ∆=矩形,则点P 到A 、B 两点距离之和PA +PB的最小值为( )DCBAPA. B.C.D4.如图,矩形ABCD 中,AB =10,BC =5,点E 、F 、G 、H 分别在矩形ABCD 各边上,且AE =CG ,BF =DH ,则四边形EFGH 周长的最小值为( )H FGEDCB AA.B. C. D.特殊角的对称1. 如图,∠AOB =60°,点P 是∠AOB 内的定点且OPM 、N 分别是射线OA 、OB 上异于点O 的动点,则△PMN 周长的最小值是( )ABMOPNABC .6D .32. 如图,∠AOB 的边OB 与x 轴正半轴重合,点P 是OA 上的一动点,点N (3,0)是OB 上的一定点,点M 是ON 的中点,∠AOB =30°,要使PM +PN 最小,则点P 的坐标为 .x3. 如图,已知正比例函数y =kx (k >0)的图像与x 轴相交所成的锐角为70°,定点A 的坐标为(0,4),P 为y 轴上的一个动点,M 、N 为函数y =kx (k >0)的图像上的两个动点,则AM +MP +PN 的最小值为____________.求两线段差的最大值问题基本图形解析:在一条直线m 上,求一点P ,使PA 与PB 的差最大; (1)点A 、B 在直线m 同侧:解析:延长AB 交直线m 于点P ,根据三角形两边之差小于第三边,P ’A-P ’B <AB ,而PA —PB=AB 此时最大,因此点P 为所求的点。
初中数学几何最值问题
2 模型思想
2.1 建立方程模型 例4 已知△ XYZ是直角边长为1的等腰直角三角形( ∠Z=90 。),它的三
个顶点分别在等腰Rt△ ABC(∠ C=90。)的三边上. 求△ ABC直角边长的最大可能值.
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几何最值问题
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1 几何变换
1.1 利用平移变换 例1 :已知点P在锐角△ABC的边上运动.试
确定点P的位置,使P A+PB+PC最小,并证 明你的结论. 解:当点P在锐角△ ABC最短边上的高的垂足 位置时, P A+PB+PC最小.
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精品Βιβλιοθήκη 精品【小结】利用旋转变换将“Y”字型线段组 转化为两定点之问的折线段,利用两点之间 线段最短确定在点共线的情形下取得最值.
初中数学最值问题
初中数学最值问题
初中数学最值问题指的是在给定条件下,找出一个数学表达式的最大值或最小值的问题。
这类问题通常需要运用一些基本的数学知识和技巧,如函数的性质、图像特征、不等式、极值等。
以下是一些常见的初中数学最值问题的例子:
1. 求解一元一次方程的最值:已知一元一次方程 y = kx + b ,求 y 的最大值或最小值。
2. 求解二次函数的最值:已知二次函数 y = ax^2 + bx + c ,求 y 的最大值或最小值。
3. 求解三角函数的最值:已知三角函数 y = f(x) ,求 y 的最大值或最小值。
4. 求解含有绝对值的函数的最值:已知函数 y = |f(x)| ,求 y 的最大值或最小值。
5. 求解三角形的最值问题:已知一个三角形的一些属性(如边长、角度等),求其面积、周长的最大值或最小值。
解决这类问题通常需要分析函数的性质,找出函数的极值点,并证明其确实是最值点。
同时,还需要考虑给定条件下的约束条件,以确定最终的最值结果。
初中数学最值问题汇总
初中数学最值问题汇总
初中数学中的最值问题主要涉及以下几种类型:
1、最大值和最小值:在给定条件下,求某个变量的最大值或最小值。
2、最佳选择问题:在多种选择中,通过比较各种情况的成本或收益,选择最优的方案。
3、图形中的最值问题:在图形中求某一点或某一段的最值,如圆、抛物线、三角形等。
以下是一些常见的最值问题及解决方法:
1、配方法:对于二次函数,通过配方将函数转化为顶点式,从而容易求出最大值或最小值。
2、轴对称:对于线段和直线的问题,常常通过轴对称找到最短路径或最小值。
3、均值不等式:在求几个数的和的最小值时,常常使用均值不等式。
4、函数的单调性:利用函数的单调性来求解最值问题。
此外,还有如利用导数求解最值、概率统计中的最值问题等。
在解决最值问题时,需要灵活运用各种数学知识和方法。
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最值问题,也就是最大值和最小值问题。
它是初中数学竞赛中的常见问题。
这类问题出现的试题,内容丰富,知识点多,涉及面广,解法灵活多样,而且具有一定的难度。
本文以例介绍一些常见的求解方法,供读者参考。
一. 配方法
例1. (2005年全国初中数学联赛武汉CASIO杯选拔赛)
可取得的最小值为_________。
解:原式
由此可知,当时,有最小值。
二. 设参数法
例2. (《中等数学》奥林匹克训练题)已知实数满足。
则
的最大值为________。
解:设,易知
由,得
《
从而,
由此可知,是关于t的方程的两个实根。
于是,有
解得。
故的最大值为2。
例3. (2004年全国初中联赛武汉选拔赛)若,则
可取得的最小值为()
A. 3
B.
C.
D. 6
解:设,则
从而可知,当时,取得最小值。
故选(B)。
三. 选主元法
|
例4. (2004年全国初中数学竞赛)实数满足。
则z的最大值是________。
解:由得。
代入消去y并整理成以为主元的二次方程
,由x为实数,则判别式。
即,
整理得
解得。
所以,z的最大值是。
四. 夹逼法
例5. (2003年北京市初二数学竞赛复赛)是非负实数,并且满足。
设,记为m的最小值,y为m 的最大值。
则__________。
、
解:由得
解得
由是非负实数,得
从而,解得。
又,
故
于是,
因此,
【
五. 构造方程法
例6. (2000年山东省初中数学竞赛)已知矩形A的边长为a和b,如果总有另一矩形B使得矩形B与矩形A的周长之比与面积之比都等于k,试求k的最小值。
解:设矩形B的边长为x和y,由题设可得。
从而x和y可以看作是关于t的一元二次方程的两个实数根,则
因为,
所以,
解得
所以k的最小值是
四. 由某字母所取的最值确定代数式的最值
例7. (2006年全国初中数学竞赛)已知为整数,且。
若,则的最大值为_________。
解:由得,代入得。
而由和可知的整数。
所以,当时,取得最大值,为。
七. 借助几何图形法
例8. (2004年四川省初中数学联赛)函数的最小值是________。
解:显然,若,则。
因而,当取最小值时,必然有。
如图1,作线段AB=4,,且AC=1,BD=2。
对于AB上的任一点O,令OA=x,则。
那么,问题转化为在AB上求一点O,使OC+OD最小。
*
图1
设点C关于AB的对称点为E,则DE与AB的交点即为点O,此时,。
作EF
比较法
例9. (2002年全国初中数学竞赛)某项工程,如果有甲、乙两队承包天完成,需付180000元;由乙、丙两队承包天完成,需付150000元;由甲、丙两队承包天完成,需付160000元。
现在工程由一个队单独承包,在保证一周完成的前提下,哪个队承包费用最少
解:设甲、乙、丙单独承包各需天完成,则
解得
又设甲、乙、丙单独工作一天,各需付元,则
解得
于是,由甲队单独承包,费用是(元);由乙队单独承包,费用是(元);而丙队不能在一周内完成,经过比较得知,乙队承包费用最少。