公开课:几何“最值问题”常见解题思路

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几何最值问题 (讲义及答案)

几何最值问题 (讲义及答案)

几何最值问题(讲义)➢知识点睛1.解决几何最值问题的理论依据:①两点之间,线段最短(已知两个定点)②垂线段最短(已知一个定点、一条定直线)③三角形三边关系(已知两边长固定或其和、差固定)④过圆内一点,最长的弦为直径,最短的弦为垂直于直径的弦2.几何最值问题的处理思路:①分析定点、动点,寻找不变特征;②若属于常见模型、结构,调用模型、结构解决问题;若不属于常见模型,要结合所求目标,根据不变特征转化为基本定理或表达为函数解决问题.转化原则:尽量减少变量,向定点、定线段、定图形靠拢,或使用同一变量表达所求目标.3.常用模型、结构示例:①轴对称最值模型lll求P A+PB的最小值,求|P A-PB|的最大值,定长线段MN在直线l上滑动,使点在线异侧使点在线同侧求AM+MN+BN 的最小值;1/ 72 / 7平移BN (或AM )②利用图形性质进行转化(三角形三边关系示例)DCABONM求OD 的最大值 求AB 的最值➢ 精讲精练1. 如图,直线243y x =+与x 轴、y 轴分别交于点A 和点B ,点C ,D 分别为线段AB ,OB 的中点,点P 为OA 上一动点,PC +PD 值最小时点P的坐标为( ) A .(-3,0)B .(-6,0)C .(32-,0)D .(52-,0)y xPODCBA2. 已知:如图,∠ABC =30°,P 为∠ABC 内部一点,BP =4,如果点M ,N 分别为边AB ,BC 上的两个动点,则△PMN 周长的最小值是________.3 / 7 ED C B AAE PCBA3. 如图,在长方形ABCD 中,AB =4,BC =8,E 为CD 边的中点,若P ,Q 为BC 边上的两个动点,且PQ =2,则当BP =________时,四边形APQE 的周长最小.A B CD EP Q第3题图 第4题图4. 已知二次函数y =-x 2+2x +3与y 轴的交点为A ,顶点为B ,点P (t ,0)是x 轴上的动点.则|P A -PB |的最大值是________,此时点P 的坐标是__________.5. 如图,在Rt △ABC 中,∠C =90°,AC =6,BC =8,D 是AB 边上 的动点,E 是BC 边上的动点,则AE +DE 的最小值为( ) A .3213 B .10C .245D .4856. 如图,在Rt △ABC 中,∠B =90°,AB =3,BC =4,点D 在BC 边上,则以AC 为对角线的所有□ADCE 中,DE 长度的最小值为_____________.4 / 7OEDCBA第6题图 第7题图7. 如图,边长为6的等边三角形ABC 中,E 是对称轴AD 上的一个动点,连接EC ,将线段EC 绕点C 逆时针转60°得到FC ,连接DF .则在点E 运动过程中,DF 的最小值是________.8. 如图,△ABC 是等边三角形,AB =3,E 在AC 上且AE =23AC ,D 是直线BC 上一动点,线段ED 绕点E 逆时针旋转90°,得到线段EF ,当点D运动时,则线段AF 的最小值是___________.ABCDEF9. 如图,已知AB =2,C 是线段AB 上任一点,分别以AC ,BC 为斜边,在AB 的同侧作等腰直角三角形ACD 和等腰直角三角形BCE ,则DE 长度的最小值为_____________.ED B CA5 / 710. 动手操作:在矩形纸片ABCD 中,AB =3,AD =5.如图所示,折叠纸片,使点A 落在BC 边上的A′处,折痕为PQ ,当点A′在BC 边上移动时,折痕的端点P ,Q 也随之移动.若限定点P ,Q 分别在AB ,AD 边上移动,则点A′在BC 边上可移动的最大距离为________________.QPA'D C B AD CBA11. 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 ,则A′C 长度的最小值是_______.A'D CBNMAF DE AHGB C第11题图 第12题图12. 如图,E ,F 是正方形ABCD 的边AD 上的两个动点,且满足AE =DF .连接CF 交BD 于点G ,连接BE 交AG 于点H ,连接DH .若正方形的边长为2,则DH 长度的最小值是_______.13.已知抛物线3)(1)y x x =+-,与x 轴从左至右依次相交于A ,B 两点,与y 轴相交于点C ,经过点A的直线y b =+与抛物线的另一个交点为D .设点E 是线段AD 上的一点(不含端点),连接BE .一动点Q 从点B 出发,沿线段BE 以每秒1个单位的速度运动到点E ,再沿线段ED 以每秒233个单位的速度运动到点D后停止,则当点E的坐标是多少时,点Q在整个运动过程中所用时间最少?6/ 77 / 7➢ 参考答案1. C2. 43. 44.2;(-3,0)5. D6. 37.23 8. 231+ 9. 1 10. 211. 17- 12. 15-13. ()341-,。

几何最值问题解题技巧

几何最值问题解题技巧

几何最值问题解题技巧
几何最值问题是一个常见的数学问题,它涉及到在给定的几何形状中找到一个或多个点的最大或最小值。

解决这类问题需要一定的技巧和策略。

以下是一些解决几何最值问题的技巧:
1. 转化问题:将最值问题转化为几何问题,例如求点到直线的最短距离,可以转化为求点到直线的垂足。

2. 建立数学模型:根据问题的具体情况,建立适当的数学模型,例如利用勾股定理、三角函数等。

3. 寻找对称性:在几何图形中寻找对称性,例如利用轴对称、中心对称等性质,可以简化问题。

4. 利用基本不等式:利用基本不等式(如AM-GM不等式)可以求出某些量的最大或最小值。

5. 转化为一元函数:将问题转化为求一元函数的最大或最小值,然后利用导数等工具求解。

6. 构造辅助线:在几何图形中构造辅助线,可以改变问题的结构,从而更容易找到最值。

7. 尝试特殊情况:在某些情况下,尝试特殊情况(例如旋转、对称等)可以找到最值。

8. 逐步逼近:如果无法直接找到最值,可以尝试逐步逼近的方法,例如二分法等。

以上技巧并不是孤立的,有时候需要综合运用多种技巧来解决一个问题。

在解决几何最值问题时,需要灵活运用各种方法,不断尝试和调整,才能找到最合适的解决方案。

高数140招之71-立体几何中的最值问题的解题策略

高数140招之71-立体几何中的最值问题的解题策略

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.。

初中几何最值问题常用解法

初中几何最值问题常用解法

初中几何最值问题常用解法初中几何最值问题一直是学生们的难点,但通过一些常用的解法,我们可以轻松解决这些问题。

以下将介绍9种常用的解法,帮助您更好地理解和学习。

一、轴对称法轴对称法是一种常用的解决最值问题的方法。

通过将图形进行轴对称变换,可以将问题转化为相对简单的问题,从而找到最值。

二、垂线段法垂线段法是指在几何图形中,利用垂线段的性质来求取最值。

例如,在矩形中,要使矩形的周长最小,可以将矩形的一条边固定,然后通过调整其他边的长度,使得矩形的周长最小。

三、两点之间线段最短两点之间线段最短是几何学中的基本原理。

在解决最值问题时,我们可以利用这个原理,找到两个点之间的最短距离。

四、利用三角形三边关系三角形三边关系是指在一个三角形中,任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边。

利用这个关系,可以解决一些与三角形相关的最值问题。

五、利用余弦定理求最值余弦定理是三角学中的基本定理,它可以用来解决一些与角度和边长相关的问题。

通过余弦定理,我们可以找到一个角的最大或最小余弦值,从而求得最值。

六、利用基本不等式求最值基本不等式是指在一个数列中,平均值总是小于等于几何平均值。

利用这个不等式,可以解决一些与数列相关的最值问题。

七、代数运算求最值代数运算是一种基本的数学运算方法,它可以用来解决一些与代数式相关的最值问题。

例如,通过求导数或微分的方法,可以找到一个函数的最大或最小值。

八、代数方程求最值代数方程是一种基本的数学方程形式,它可以用来解决一些与代数方程相关的最值问题。

例如,通过解二次方程或不等式的方法,可以找到一个表达式的最大或最小值。

九、几何变换求最值几何变换是指在几何图形中,通过平移、旋转、对称等方式改变图形的形状和大小。

利用几何变换的方法,可以解决一些与图形变换相关的最值问题。

例如,在矩形中,要使矩形的面积最大。

几何中的最值问题的解决策略

几何中的最值问题的解决策略

几何中的最值问题的解决策略
在几何中,最值问题通常是要找到一个几何对象的最大值或最小值。

以下是几何中解决最值问题的一些常用策略:
1. 利用性质或定理:利用已知的几何性质或定理来推导出最值问题的解。

例如,利用三角形的角度和性质来证明某个角度或边长的最大值或最小值。

2. 利用几何画图法:通过绘制几何图形,并观察图形的性质来解决最值问题。

例如,通过绘制直角三角形来找到两条边长之和固定时,两条边长的乘积的最大值。

3. 利用代数方法:将几何问题转化为代数问题,并通过求导、求解方程等代数方法来求解最值问题。

例如,通过代数方法来证明一个函数的极值点是函数的最大值或最小值。

4. 利用不等式:通过建立合适的不等式关系来限制几何对象的取值范围,并通过求解不等式来解决最值问题。

例如,通过利用三角不等式来推导出三角函数的最值问题。

5. 利用等式的极值性质:利用等式的极值性质来解决最值问题。

例如,通过证明函数的取值范围,并找到函数在取值范围边界处的最大值或最小值。

综上所述,解决几何中的最值问题需要运用几何性质和定理,绘制几何图形观察性质,以及运用代数方法、不等式关系和极
值性质等。

同时,解决最值问题还需要对几何对象的性质有深刻的理解和运用。

初中几何最值问题解题技巧

初中几何最值问题解题技巧

初中几何最值问题解题技巧初中几何最值问题是一个比较常见的问题,通常涉及到线段、角度、面积等几何元素的最小值或最大值的求解。

下面将详细讲解一些常见的解题技巧:1.利用轴对称性转化:对于一些具有轴对称性的几何图形,可以利用轴对称性将问题转化为更简单的问题。

例如,对于一个关于直线对称的图形,可以找到对称轴,然后将问题转化为求解对称轴上的点到原图形的最短距离或最大距离。

2.利用三角形不等式:三角形不等式是解决几何最值问题的重要工具。

例如,对于一个三角形,任意两边之和大于第三边,任意两边之差小于第三边。

利用这些不等式,可以推导出一些关于几何元素的最值关系。

3.利用特殊位置和极端位置:在解决几何最值问题时,可以考虑特殊位置或极端位置的情况。

例如,对于一个矩形,当它的一条对角线与矩形的一条边垂直时,该对角线的长度达到最小值。

对于一个三角形,当它的一条边与另一条边的延长线垂直时,该三角形的面积达到最小值。

4.利用几何定理:几何定理是解决几何最值问题的有力工具。

例如,对于一个三角形,当它的一条边与另一条边的中线重合时,该三角形的周长达到最小值。

对于一个四边形,当它的一条对角线与另一条对角线的中线重合时,该四边形的面积达到最小值。

5.利用数形结合:数形结合是解决几何最值问题的常用方法。

通过将几何问题转化为代数问题,可以更容易地找到问题的解。

例如,对于一个圆上的点到圆心的距离的最大值和最小值,可以通过将问题转化为求解圆的半径的平方的最大值和最小值来解决。

以上是一些常见的初中几何最值问题的解题技巧,希望能够帮助你更好地解决这类问题。

几何最值问题常用解法初二

几何最值问题常用解法初二

几何最值问题常用解法初二几何最值问题是指在给定的几何条件下,求解出某个量的最大值或最小值。

这类问题在数学竞赛和应用问题中经常出现,对学生的综合能力和解题能力提出了要求。

下面将介绍几何最值问题常用的解法。

一、勾股定理求解最大值勾股定理是几何最值问题中应用最广泛的方法之一。

根据勾股定理,对于任意一个直角三角形,斜边的平方等于两直角边的平方和。

因此,当已知两条边的长度时,可以通过勾股定理求解另一条边的最大值或最小值。

例题1:在直角三角形ABC中,已知AB=3,BC=4,求AC的最大值。

解法:根据勾股定理,AC的平方等于AB的平方加BC的平方,即AC^2=3^2+4^2=9+16=25。

所以AC的最大值为5。

例题2:在直角三角形ABC中,已知AB=5,AC=13,求BC的最小值。

解法:根据勾股定理,BC的平方等于AC的平方减去AB的平方,即BC^2=13^2-5^2=169-25=144。

所以BC的最小值为12。

二、三角形面积法求解最大值三角形面积公式是几何最值问题中常用的方法之一。

根据三角形面积公式,三角形的面积等于底边乘以高的一半。

因此,当已知底边和高的一半时,可以通过三角形面积公式求解三角形面积的最大值或最小值。

例题3:已知一个三角形的底边长是6,高的一半是5,求这个三角形的最大面积。

解法:根据三角形面积公式,三角形的面积等于底边乘以高的一半,即面积=6*5=30。

所以这个三角形的最大面积是30。

例题4:已知一个三角形的底边长是10,面积是24,求这个三角形的最小高。

解法:根据三角形面积公式,三角形的面积等于底边乘以高的一半,即24=10*高/2,解得高=4.8。

所以这个三角形的最小高是4.8。

三、相似三角形属性求解最大值相似三角形属性是几何最值问题中常用的方法之一。

相似三角形是指具有相同形状但大小不同的三角形。

相似三角形的边长之比等于对应边的比值,面积之比等于对应边长的平方的比值。

例题5:已知两个相似三角形的面积分别是16和25,求这两个相似三角形的边长之比。

解析几何中最值问题的常用解法

解析几何中最值问题的常用解法

又P (,2 ,由直线 两点方 程得 : 3 )
, .
Y一2



‘。. x 2 o一 2
0—3
设, P 0交 于 点 (t ),代入上 式 得 轴 ,O

解: ( )过点P Ⅳ I 作P 垂直直线y一 = 三于点N。依题意得
玉兰
X o一3
2x 0—2
最值 时 ,一 定要 关注 等号 成立 的 条件及 等 号是 否 能够取 得 ,而利
用均 值 不等 式求 最值 ,l 必须 关 注三 个条 件 “ 正、 二定 、三 相 轴 所成 夹 ,角 0 作为 一个 参变 量 ,此 时可 考虑 用 曲线 的参 数方 贝 0 一 应
等 ” ,所 谓 一正 , 即正值 ,这 是运 用 此方 法 的前提 条件 ,在 解题 程 来表 达流动 点 。
出章节 专 门讲授 ,可是 它却 与 中学数 学 中众 多 的知识 和方 法 紧密
解:1 .解 ()己 1 知双曲线实半轴。 4 ,虚半轴6 2 ; - √ ,半 =
相 关 。譬如 : 二次 函数 、不 等式 、 函数 的有 界性 等有 关知 识和 方 z 法 的利 用 。所 以 ,这类 最大 值和 最 小值 问题 就在 高考 数学 的考 查 轴6 中 占有 了 比较重 要 的地位 。再有 ,最 大值 和最 小 值 问题 的另一 个 显 著特 点 是它广 泛 的应 用性 和实 用性 。很 多 实 际问题 的解 决可 以 归 结 为一个 数学 上 的最大 值 或最 小值 问题 的求 解 。所 以这 类实 际 问题 的求解 ,将 有利 于 学生 把实 际 问题抽 象成 数 学 问题 的训练 , = , .所求 的椭 圆方 程为 2 ・ . X

解析几何中的最值问题

解析几何中的最值问题
2 2
的最值。 求: S = x − 2y 的最值。
解:
Y
由 S = x −2y 得
y= 1x− 1S 2 2
O
− 1 s 为直线在 轴上的截距。 为直线在y轴上的截距 轴上的截距。 2 取最小时,S 取最大值。 当 − 1 s 取最小时 取最大值。 2
此时,直线与圆相切。 此时,直线与圆相切。 .
设右准线为 L , 则 L 的方程是 x =
又设 P 到 L 的距离为 PB ,则
4 3
L
B
PF =e PB
P
A
F
PF 2 即 PB = = PF e 3
B1 P1
2 ∴ PA + PF = PA + PB 3 当且仅当 A、P、B共线时, + PB 最小。 共线时, PA 最小。
X=
4 3
4 8 此 小 为 − = 最 值 4 3 3
小 结
代数方法讨论几何问题是解析几何的特点和手段 讨论几何问题是解析几何的特点和手段。 1 用代数方法讨论几何问题是解析几何的特点和手段。 对于解析几何中的极值问题的解决 首先应注意函数方法 参数法)的运用, 函数方法( 首先应注意函数方法(参数法)的运用, 将所求对象表示成某个变量的函数, 将所求对象表示成某个变量的函数, 利用代数方法来解决。 利用代数方法来解决。
X
圆心(1、-2)到直线的距离等于 5 圆心( 、 )
− 1s 2
1 + 2 − S 2 2 = 5 4
5

S最小值 = 0
S最大值 = 10
例4、已知:实数 x、y 满足 (x − 1) + (y + 2) = 5 。 、已知: 、

几何最值的解题方法

几何最值的解题方法

几何最值的解题方法1. 引言几何最值问题是数学中常见的一类问题,它涉及到在给定的几何形状或空间中寻找某个特定量的最大值或最小值。

在解决这类问题时,我们需要运用几何知识和数学分析方法,结合具体情境进行推理和计算。

本文将介绍几何最值问题的解题方法,并通过实例进行说明。

2. 几何最值问题的分类几何最值问题可以分为两类:平面几何中的最值问题和立体几何中的最值问题。

2.1 平面几何中的最值问题在平面几何中,我们常常需要求解线段、角度、面积等量的最大值或最小值。

例如,求一个给定周长的矩形的面积最大,或者求一个给定半径的圆形内接三角形的面积最大。

为了解决这类问题,我们可以使用以下方法:2.1.1 导数法当需要求解平面图形上某个量(如面积)取得极大或极小值时,我们可以通过对该量进行微分,并令导数等于零来求得临界点。

通过判断临界点处导数符号变化来确定极大或极小值。

例如,对于矩形的面积最大问题,我们可以设矩形的长为x,宽为y,则矩形的面积为S=xy。

根据周长固定的条件,可以得到2x+2y=常数。

将这个条件代入面积公式S=xy中,可以得到只含有一个变量x的函数表达式S(x),然后对S(x)求导,并令导数等于零,即可求得临界点。

2.1.2 直观法直观法是一种通过观察和推理来解决几何最值问题的方法。

在解决一些简单的几何最值问题时,我们可以通过直观地找出一些特殊情况或者利用几何图形的性质来确定最值。

例如,在求解一个给定周长的矩形面积最大问题时,我们可以发现正方形是具有相同周长下面积最大的矩形,因而答案是正方形。

2.2 立体几何中的最值问题在立体几何中,我们常常需要求解体积、表面积等量的最大值或最小值。

例如,求一个给定表面积的圆柱体体积最大,或者求一个给定体积的圆柱体表面积最小。

为了解决这类问题,我们可以使用以下方法:2.2.1 导数法与平面几何中的导数法类似,我们可以通过对体积或表面积进行微分,并令导数等于零来求得临界点。

初中几何最值问题的常用解法

初中几何最值问题的常用解法

初中几何最值问题的常用解法
初中几何最值问题的常用解法有以下几种:
1. 利用图形的性质和特点:根据所给的几何图形,利用其性质和特点推导出最值问题的解答。

例如,利用等腰三角形的性质,可以求解最短路径问题;利用圆的性质,可以求出最大面积问题等。

2. 利用相似三角形:当给定的几何图形不易直接求解时,可以通过构建相似三角形来求解最值问题。

通过建立相似三角形的比较关系,可以求得所需的未知数,并得到最值问题的解答。

3. 利用变量法:将所给的几何图形进行变量代换,将问题转化为代数问题。

通过对新的代数表达式进行求导或求极值的方法,可以求解最值问题。

4. 利用平面几何基本定理:平面几何基本定理是初中几何学中的核心理论,其中包括了如角等分线定理、平行线性质定理、正弦定理、余弦定理等。

利用这些定理,可以有效地解决几何最值问题。

总之,初中几何最值问题的解决方法需要深入理解几何图形的性质和运用几何定理,同时也需要灵活运用代数方法和应用数学思维来解决问题。

立体几何解析几何最值问题

立体几何解析几何最值问题

立体几何解析几何最值问题立体几何和解析几何都是数学中的分支领域,它们在研究物体的形状、位置和运动等方面有着不同的方法和应用。

在解析几何中,最值问题是其中一个重要的问题类型,它涉及到找到函数在特定区域内的最大值或最小值。

在立体几何中,我们研究的是空间中的物体,比如点、线、面、体等。

解析几何则是研究平面几何与坐标系统之间的关系,通常使用坐标点来表示点、线、曲线等。

解析几何中最值问题的解决方法通常是通过求导来进行。

我们可以将问题转化为一个函数,然后求该函数的导数,找到导数为0的点,再通过比较得出最大值或最小值。

这种方法在求解平面最值问题时非常有效。

而在立体几何中,最值问题通常涉及到体积、面积或长度等量的最大化或最小化。

解决这类问题可以利用几何性质和定理来进行推导和求解。

比如,要求一个几何体的体积的最大值,我们可以通过寻找几何体的特定形状的体积公式以及几何性质来得出最优解。

具体地说,在立体几何中,最值问题的解决方法可以归纳如下:1.求解体积最大问题:对于已知形状的几何体,我们可以通过推导体积公式,并利用一些方法来求解体积的最大值。

例如,求解一个长方体在给定表面积约束条件下的最大体积,我们可以设长方体的长、宽、高分别为x、y、z,然后利用约束条件和体积公式写出等式,最后通过求解方程组可得到最优解。

2.求解表面积最小问题:类似地,我们可以通过推导表面积公式,并利用一些方法来求解表面积的最小值。

例如,求解一个包含给定体积的圆柱体的表面积最小值,我们可以设圆柱体的底面半径为r、高度为h,然后通过体积公式将h表示为r的函数,并利用表面积公式得到表面积的表达式,最后求解表面积的最小值。

3.求解长度最短问题:有时候我们需要找到连接两个点的最短路径,可以利用几何性质和定理求解。

例如,求解从一个点到直线的最短距离,我们可以利用点到直线的距离公式,并通过求导的方法求解最短距离的点。

总而言之,立体几何和解析几何最值问题的求解方法有所不同,但都可以通过推导公式、利用几何性质和定理以及求导等方法来解决。

怎样求解立体几何最值问题

怎样求解立体几何最值问题

立体几何中的最值问题具有较强的综合性,对同学们的空间想象能力和运算能力有较高的要求.常见的立体几何最值问题有线段最值问题、面积最值问题以及体积最值问题.下面结合实例来谈一谈这三类立体几何最值问题的解法.一、线段最值问题立体几何中的线段最值问题比较常见,通常要求某条线段的最大值或最小值.求解立体几何中的线段最值问题,需先将该线段视为平面几何图形的一条边,然后根据平面几何图形的性质,如平行四边形的性质、等腰三角形的性质、直角三角形的性质,确定该条边的最大、小值,或根据勾股定理、正余弦定理求得该线段的表达式,运用函数的性质、基本不等式求得最值.例1.如图1,在三棱锥P -ABC 中,PA ⊥底面ABC ,△ABC 为等边三角形,PA =AB =2,点N 为BC 的中点.若点M 为△ABC 内一点,且∠MPA =30°,则MN 的最小值为____.图1图2分析:由于点A 为定点,点M 为动点,且∠MPA =30°,故AM 为定值,则可推断出点M 的轨迹为一段圆弧.将求MN 的最值问题转化为圆上的点到圆心的距离问题,根据圆的性质即可求出最值.解:如图2,连接AM ,AN ,∵PA ⊥底面ABC ,∴PA ⊥AM ,∵∠MPA =30°,PA =2,∴AM =,∴点M 的轨迹在以A 为圆心,AM 为半径的圆弧,∵△ABC 为等边三角形,AB =2,点N 为BC 的中点,∴AN =3,∴MN 的最小值为3-=.将点M 视为圆弧上的一点,将MN 看作圆内的一条线段,便可将立体几何中的线段问题转化为平面内的距离问题,利用平面几何图形的性质来解题.二、面积最值问题立体几何中的面积最值问题往往和截面有关,这类问题的求解思路为:①将已知的线段、角及其关系转化到截面上;②利用勾股定理、正余弦定理,求得在截面上的各条线段、角的大小;③根据平面几何图形的面积公式求得几何图形面积的表达式;④利用函数的性质、基本不等式等求得最值.例2.某圆锥的母线长为2,底面半径为3,则过该圆锥顶点的平面截此圆锥所得截面的面积最大值为____.图3分析:首先作出截面△SMN ,如图3所示,然后对未知变量做出假设,设OP =x ,再根据三角形的面积公式求出截面的面积,利用二次函数的性质即可求得最值.解:由题意可知SB =2,设OP =x ()0≤x ≤3,在Rt△SOB 中,SO =SB 2-OB 2=1,在Rt△SOP 中,SP =SO 2+OP 2=1+x 2,连接OM ,如图3,则MN =2OM 2-OP 2=2()32-x2,故S △SMN =12MN ∙SP ×23-x 2=-()x 2-12+4,因此,当x =1时,△SMN 的面积最大,其值为2.三、体积最值问题立体几何中的体积最值问题较为复杂.要求得最值,需先根据题意确定变化的量,如动点、动直线、动平面,然后设出相应的参数,将其视为自变量,求出几何体体积的表达式,再根据函数的性质、基本不等式求得最值.还可以通过分析几何图形,找到几何体的体积取得最值时的情形,根据简单几何体的体积公式求得最值.方法集锦46思路探寻例3.如图4所示,在三棱锥P -ABC 中,BC ⊥平面PAC ,PA ⊥AB ,PA =AB =4,且E 为PB 的中点,AF ⊥PC 于F .当AC 变化时,三棱锥P -AEF 体积的最大值是_____.解:在三棱锥P -ABC 中,由BC ⊥平面PAC ,得BC ⊥AC ,∵AB =4,∴AC 2+BC 2=AB 2=16,∴V P -AEF =V E -PAF =13∙BC2∙S △PAF ,易知△PAF ~△PCA ,∴S △PAF S △PCA =PA 2PC 2=PA 2PA 2+AC 2,∵S △PAC =12AC ∙PA ,PA =4,∴S △PAF =32AC16+AC 2,∴V E -PAF =163∙AC ∙BC16+AC 2,设AC =a ,0<a <4,∴BC =16-a 2,∴V E -PAF =163∙,令m =a 2+16,易知16<m <32,∴V E -PAF =163∙,令x =1m ∈æèöø0,116,VE -PAF =163∙-512x 2+48x -1,由二次函数f ()x =-512x 2+48x -1性质可得,当x =364时,f ()x 有最大值18,∴VE -PAF 最大值为163×.由于AC 为动直线,故三棱锥P -AEF 体积也随之发生变化.需首先设出参数,根据已知条件和三棱锥的体积公式得到三棱锥P -AEF 的表达式,然后根据相似三角形的性质求出S △PAF 的表达式,再根据二次函数的性质求得最值.通过上述分析不难发现,大部分的立体几何最值问题都需借助平面几何知识来求解.因此求解立体几何最值问题时,可根据题意和几何图形的特点,将点、线、面及其关系转化到同一个平面内,然后利用平面几何知识列出关系式,再根据函数的性质、基本不等式求得最值.(作者单位:江苏省如皋市第一中学)求曲线的方程问题在圆锥曲线中比较常见.此类问题侧重于考查圆锥曲线的定义、几何性质以及一元二次方程的性质.求解曲线的方程问题的方法有很多种,如定义法、相关点法、消参法、数形结合法等.那么,如何选择合适的方法进行求解呢?下面结合实例加以说明.一、定义法运用定义法求解曲线的方程问题,主要是根据椭圆、双曲线、抛物线、圆的定义来求解.这就要求同学们熟练掌握椭圆、双曲线、抛物线、圆的定义,根据这些定义来建立关系式,求得曲线的方程.例1.已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1()a >0,b >0的焦距为4,F 1,F 2分别是双曲线的左、右焦点,点P 是双曲线在第一象限上的点,且 PF 1∙PF 2=0,|| PF 1∙|| PF 2=6,求双曲线的方程.解:由题意可得||F 1F 2=4,c =2,∵ PF 1∙ PF 2=0,∴PF 1⊥PF 2,||PF 12+||PF 22=16,由||PF 1-||PF 2=2a 可得||PF 12+||PF 22-2||PF 1||PF 2=4a 2,∵||PF 12+||PF 22=16,|| PF 1∙|| PF 2=6,图447。

几何最值问题解法

几何最值问题解法

几何最值问题解法在平面几何的动态问题中,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、图形的周长或面积、角的度数以及它们的和与差)的最大值或最小值问题,称为最值问题。

解决平面几何最值问题的常用的方法有:(1)应用两点间线段最短的公理(含应用三角形的三边关系)求最值;(2)应用垂线段最短的性质求最值;(3)应用轴对称的性质求最值;(4)应用二次函数求最值;(5)应用其它知识求最值。

下面通过近年全国各地中考的实例探讨其解法。

应用两点间线段最短的公理(含应用三角形的三边关系)求最值典型例题:例1.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【】A1B C D.5 2例2.在锐角三角形ABC中,BC=24,∠ABC=45°,BD平分∠ABC,M、N分别是BD、BC上的动点,则CM+MN的最小值是。

例3.如图,圆柱底面半径为2cm,高为9cmπ,点A、B分别是圆柱两底面圆周上的点,且A、B在同一母线上,用一棉线从A顺着圆柱侧面绕3圈到B,求棉线最短为cm。

例4. 在△ABC 中,AB =5,AC =3,AD 是BC 边上的中线,则AD 的取值范围是 .练习题:1. 如图,长方体的底面边长分别为2cm 和4cm ,高为5cm .若一只蚂蚁从P 点开 始经过4个侧面爬行一圈到达Q 点,则蚂蚁爬行的最短路径长为【 】A.13cmB.12cmC.10cmD.8cm2.如图,圆柱的底面周长为6cm ,AC 是底面圆的直径,高BC=6cm ,点P 是母线BC 上一点,且PC=23BC .一只蚂蚁从A 点出发沿着圆柱体的表面爬行到点P 的最短距离是【 】A 、6(4)π+㎝ B 、5cm C 、㎝ D 、7cm3.如图所示,在边长为2的正三角形ABC 中,E 、F 、G 分别为AB 、AC 、BC 的中点,点P 为线段EF 上一个动点,连接BP 、GP ,则△BPG 的周长的最小值是 _ .二、应用垂线段最短的性质求最值: 典型例题:例1. 在△ABC 中,AB =AC =5,BC =6.若点P 在边AC 上移动,则BP 的最小值是 .例2.如图,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【 】A . 1 BC . 2D +1例3. 如图,点A 的坐标为(-1,0),点B 在直线y x =上运动,当线段AB 最短 时,点B 的坐标为【 】A.(0,0)B.(21-,21-) C.(22,22-) D.(22-,22-)例4.如图,在△ABC 中,∠C=90°,AC=BC=4,D 是AB 的中点,点E 、F 分别在AC 、BC 边上运动(点E 不与点A 、C 重合),且保持AE=CF ,连接DE 、DF 、EF .在此运动变化的过程中,有下列结论:①△DFE 是等腰直角三角形; ②四边形CEDF 不可能为正方形;③四边形CEDF 的面积随点E 位置的改变而发生变化; ④点C 到线段EF 的最大距离为.其中正确结论的个数是【】A.1个B.2个C.3个D.4个例5.如图,△ABC中,∠BAC=60°,∠ABC=45°,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长度的最小值为.例6.如图所示,在菱形ABCD中,AB=4,∠BAD=120°,△AEF为正三角形,点E、F分别在菱形的边BC.CD上滑动,且E、F不与B.C.D重合.(1)证明不论E、F在BC.CD上如何滑动,总有BE=CF;(2)当点E、F在BC.CD上滑动时,分别探讨四边形AECF和△CEF的面积是否发生变化?如果不变,求出这个定值;如果变化,求出最大(或最小)值.练习题:1. 如图,OP平分∠MON,PA⊥ON于点A,点Q是射线OM上的一个动点,若PA=2,则PQ的最小值为【】A、1B、2C、3D、43.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.24.如图,在四边形ABCD 中,∠A=90°,AD=4,连接BD ,BD⊥CD,∠ADB=∠C.若P 是BC 边上一动点,则DP 长的最小值为 .三、应用轴对称的性质求最值: 典型例题:例1. 如图,圆柱形玻璃杯高为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杯外壁,离杯上沿4cm 与蜂蜜相对的点A 处,则蚂蚁到达蜂蜜的最 短距离为 ▲ cm .例2. 如图,四边形ABCD 中,∠BAD=120°,∠B=∠D=90°,在BC 、CD 上分别找一点M 、N ,使△AMN 周长最小时,则∠AMN+∠ANM 的度数为【 】135A.130° B.120° C.110° D.100°例3. 点A、B均在由面积为1的相同小矩形组成的网格的格点上,建立平面直角-的值最大的点,Q是y轴上使得QA十QB的坐标系如图所示.若P是x轴上使得PA PB值最小的点,⋅=.则OP OQ例4. 如图,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.例5. 如图,MN为⊙O的直径,A、B是O上的两点,过A作AC⊥MN于点C,过B作BD⊥MN 于点D,P为DC上的任意一点,若MN=20,AC=8,BD=6,则PA+PB的最小值是练习题:1. 如图,已知点A(1,1)、B(3,2),且P为x轴上一动点,则△ABP的周长的最小值为.2. 如图,在平面直角坐标系中,有A(1,2),B(3,3)两点,现另取一点C(a,1),当a=时,AC+BC的值最小.3.去冬今春,济宁市遭遇了200年不遇的大旱,某乡镇为了解决抗旱问题,要在某河道建一座水泵站,分别向河的同一侧张村A和李村B送水。

解析几何最值问题求解的基本思路探究

解析几何最值问题求解的基本思路探究

解析几何最值问题求解的基本思路探究李莉莉(四川师范大学附属中学㊀610000)摘㊀要:高中阶段的解析几何问题一般是以综合题的类型出现ꎬ考查学生的几何知识ꎬ以及观形㊁设参㊁转化㊁替换等数学思想的能力.解析几何的最值问题的求解方法与代数㊁圆锥曲线㊁目标函数中的最值问题有一定的区别ꎬ同时又存在着某种联系.本文主要通过对一些相关例题的介绍ꎬ帮助同学们总结出一些比较典型的解题方法ꎬ希望同学们能在学习的过程中快速总结解题技巧ꎬ提高个人的解决问题的能力以及数学的应用意识.关键词:高中数学ꎻ课堂教学ꎻ最值问题中图分类号:G632㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2021)10-0016-02收稿日期:2021-01-05作者简介:李莉莉(1979.12-)ꎬ女ꎬ四川省成都人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事高中数学教学研究.㊀㊀一㊁联系平面几何知识求解解析几何的最值问题㊀㊀有一类解析几何问题会与平面几何的知识建立密切的联系ꎬ同学们需要借助题目中的已知条件建立坐标系ꎬ并寻找目标函数ꎬ然后将平面图形的解析式与解析几何的解析式放在坐标系中ꎬ寻找两个图象之间的关系ꎬ再利用求解函数最值问题的方式寻找问题的答案.例1㊀假设P点是直线l:x-y+9=0上的一点ꎬ过点P做出与椭圆C:x212+y23=1存在共同焦点的椭圆Dꎬ如果其长轴最短ꎬ试着求出椭圆D的方程.分析㊀题目中给出了椭圆曲线的方程ꎬ同学们需要先找到椭圆的焦点ꎬ然后判断椭圆与直线方程的位置关系ꎬ之后可将问题进行转化ꎬ可将题目中的 椭圆D的长轴最短 这个已知条件通过分析转化为求解在直线l上求点P并使得|PF1|+|PF2|最小ꎬ从而求解题目要求.解㊀由题目已知条件可知椭圆D的焦点为F1(-3ꎬ0)㊁F2(3ꎬ0).设存在点F1(xꎬy)是点F1(-3ꎬ0)关于直线l的对称点ꎬ可以解得F1坐标为(-9ꎬ6).在坐标系上连接F1F2ꎬ则直线F1F2与直线l的交点为Pꎬ如图所示.F1F2的方程求得y=-12x+32ꎬ将该方程与直线l联立可求得P点坐标为P(-5ꎬ4).设椭圆D的方程为:x212+λ+y23+λ=1又因为点P在椭圆D上ꎬ将P点坐标带入可得λ=33因此椭圆D的方程为x45+y236=1㊀㊀二㊁结合圆锥曲线定义及相关性质求解解析几何的最值问题㊀㊀在高中数学中常见的解析几何问题有椭圆㊁双曲线㊁抛物线等等ꎬ相关的性质㊁定义在课堂上都有帮助同学们进行总结ꎬ在日常练习的时候需要同学们准确地把握相关的知识ꎬ灵活的运用解决解析几何的最值问题.而在运用定义和性质解决相关圆锥曲线问题时ꎬ可能会在图线中出现三角形ꎬ同学们要切记可以使用三角形的相关性质解答ꎬ该性质为: 三角形的两边之和大于第三边ꎬ三角形的两边之差小于第三边. 例如下面这道题.例2㊀假设线段AB的长固定不变为3ꎬ假设线段AB的两端都在抛物线y2=x上移动ꎬ如果线段AB的中点为Mꎬ试着求解点M到y轴的最短距离ꎬ并且求出此时点M的坐标具体为多少.分析:题目中给出的抛物线方程式的图象为开口向右的在第一象限和第四象限的图象ꎬ而且题目中的已知条件可得AB在抛物线上移动但AB连接的线段的长是固定不变的.同学们首先需要求出抛物线的焦点Fꎬ然后将图象上的A㊁B㊁F三点连接成一个三角形ꎬ试着将问题进行转化ꎬ从而确定线段AB的位置.解㊀根据题目条件可设抛物线的焦点为Fꎬ准线为lꎬ61分别作AC㊁BD㊁MK垂直于准线交准线l在点C㊁D㊁K上ꎬ如图所示:则根据题目条件可知|MK|=12(|AC|+|BD|)=12(|AF|+|BF|)ȡ12|AB|=32即当线段AB是过F点的弦时ꎬ|AF|+|BF|=|AB|此时可求得|MK|可以取最小值32ꎬ则此时点M到y轴的距离最短.又因为抛物线焦点坐标为F(14ꎬ0)ꎬ准线方程为x=-14ꎬ因此点M到y轴的最短距离为32-14=54ꎬ即xM=54.㊀因此xA+xB=2xM=52ꎬ即y2A+y2B=52ꎬ而y2M=(yA+yB2)2=14(y2A+y2B+2yAyB)又因为AB过点Fꎬ因此yAyB=-14ꎬ故y2M=14 (52-12)=12ꎬ即yM=ʃ22.当M到y轴的距离最短时ꎬ点M的坐标为(54ꎬ22)ꎬ(54ꎬ-22)㊀㊀三㊁建立目标函数求解函数的最值求解圆锥曲线的最值问题可以将题目转化为求解函数的最值问题ꎬ因为圆锥曲线方程本质上来讲也是一种函数的存在形式ꎬ所以同学们可以建立相关的目标函数ꎬ根据题目的要求对题目问题进行转化ꎬ从而简化解题的过程ꎬ提高解题的准确性.例3㊀已知抛物线C的焦点为坐标原点Oꎬ抛物线C的顶点在x轴的负半轴上ꎬ若存在直线l:x+y+m=0(m>0)与抛物线C相交于A㊁B两点ꎬ试求当әAOB面积最大取值为26时直线l的方程.分析㊀这道题目中ꎬ同学们首先应该根据题目中给出的相关条件设出题目中方程的形式ꎬ分别将抛物线的方程和顶点用未知数的方式设出来ꎬ然后根据相关的点求解点到直线的距离ꎬ将问题转化为函数的最值问题ꎬ从而得出抛物线的方程和直线方程.解㊀根据题目可知抛物线C的顶点坐标为(aꎬ0)ꎬ且a<0ꎬ因此抛物线的方程为y2=2(-2a)(x-a)ꎬ即y2=-4a(x-a).将直线l与抛物线C的方程联立可得x+y+m=0y2=-4a(x-a){消去y可得:x2+(2m+4a)x+m2-4a2=0该方程判别式Δ=(2m+4a)2-4(m2-4a2)>0ꎬ解得:㊀m<-2aꎬ从而x1+x2=-2m-4ax1x2=m2-4a2{由弦长公式可得|AB|=2 (x1+x2)2-4x1x2=232a2+16maO到AB的距离为d=m2故әAOB的面积为SәAOB=12 2 32a2+16ma m2=8a2+4ma m=2 (-a)(-4a-2m) m mɤ2 (-a) (-4a3)3=26故a=-32当且仅当-4a-2m=mꎬ即m=2时(适合m<-2a的要求)SәAOB的面积最大.因此抛物线C的方程为y2=6(x+32)ꎬ直线l的方程为x+y+2=0.解析几何中的最值问题的常用方法还有很多ꎬ希望各位同学能在遇到相关题目时注意总结ꎬ注意建立目标函数ꎬ准确地把握解析几何的相关定义和性质ꎬ从而利用函数的相关知识求解最值ꎬ提高学生的解题能力ꎬ让同学们学过的知识都能达到融会贯通的程度.㊀㊀参考文献:[1]姜坤崇.解析几何最值问题的解法[J].中学生数学(高中版)ꎬ2015(6):25-26.[2]蔡玉书.解析几何中的最值问题[J].中等数学ꎬ2015(02):17-22.[责任编辑:李㊀璟]71。

几何最值问题的常用解法

几何最值问题的常用解法

几何最值问题的常用解法
x
一、几何最值问题
几何最值问题是指:在一定的几何约束条件下,找出可以达到最大值或最小值的所有结果的问题。

它实际上是数学分析中的一类特殊的最优化问题。

二、常用解法
1、极值法:
极值法称为求解几何最值问题的一种最常见的方法,它是利用函数的数学性质,对函数的参数变量进行变化,来求解函数中极值点的位置的方法。

2、数学最优化法:
数学最优化法是指使用约束条件,或者对几何最值问题常用的的数学解法,比如拉格朗日乘子法、Kuhn–Tucker条件、Dantzig–Wolfe 以及模型等方法,通过数学的推理,求解出最优解的方法。

3、迭代方法:
迭代方法是指在不断逼近理想解的过程中,不断重复求解,最终求得几何最值问题最优解的方法。

该方法也可以称之为“贪心法”,经过迭代求解,最终使函数的最优解处于一个最佳的状态。

4、最小二乘法:
最小二乘法是从经验数据出发,利用最小二乘的方法建立的数学模型并应用最优方法求出参数的一种方法,可以用来求出满足给定约
束条件下的最优解。

中考数学专题复习几何中的最值与定值问题公开课PPT课件

中考数学专题复习几何中的最值与定值问题公开课PPT课件

A
A
P
图(2-1) P
图(2-2)
P1
BC BC源自解:把△APB绕点A顺时针旋转600,使AB与AC重合,得△ACP1,连结 PP1,则△APP1是正三角形,PP1=AP=AP1=2,P1C=PB=3,当P、P1、 C不在一直线上时, PC<PP1+P1C=2+3=5,只有当P、P1、C在一直线 上时,PC之间的距离在到最大值,这个最大值是PP1+P1C=5。
例5. 如图,在ΔABC中,D、E分别是BC、
AB上的点,且∠1=∠2=∠3 ,如果ΔABC、
求Δ证E:BD的、最Δ小A值DC是的5周。长依次为m,m1,m2,
4
A
E
3
2
1
j
B
D
C
图(1-1)
课后练习
1.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC =BC=2,以BC为直径的半圆交AB于 点D,P是CD上的一个动点,连结AP, 则AP的最小值是_______.
例 3. 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.
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.
D B
E
当C、A、E三点共线 时,CD的值最大。 CD的最大值是a+b.
A
图(6-1)
D
C
F E
k O
A
图 ( 6-2)
j
B
C
例2 如图,正方形ABCD的边长为1,•点P为边BC上任意 一点(可与点B或点C重合),分别过点B、C、D作射线AP 的垂线,•垂足分别为点B′、C′、D′.求BB′+CC′+DD′的 最大值和最小值.

例谈立体几何最值问题的几种解法

例谈立体几何最值问题的几种解法

思路探寻立体几何最值问题侧重于考查同学们的空间想象、逻辑推理和数学运算等能力.常见的立体几何最值问题是求立体几何图形中某条线段、某个角、体积、表面积的最值,那么如何求解呢?一、利用函数思想在大多数情况下,我们可以把与动点有关的立体几何问题看作函数问题来求解.以其中某一个量,如动点的坐标、线段的长、角的大小为变量,建立关于该变量的关系式,并将其视为函数式,即可利用一次函数、二次函数、三角函数的性质和图象求得最值.例1.如图1,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,P为AA1的中点,M在侧面AA1B1B上,若D1M⊥CP,则ΔBCM).C.5D.2图1图2解:过M作MG⊥平面ABCD,垂足为G,作GH⊥BC于点H,连接MH,以D为坐标原点,建立如图2所示的空间直角坐标系,可得D()0,0,0,C()0,1,0,A()1,0,0,P()1,0,12,D1(0,0,1),B()1,1,0.设M()1,a,b,则D1M=()1,a,b-1,CP=()1,-1,12,∵D1M⊥CP,∴ D1M⋅ CP=12b-a+12=0,∴b=2a-1,∴CH=1-a,MG=2a-1,∴MH=()1-a2+()2a-12=5a2-6a+2,∴SΔBCM=12BC⋅MH=1=可知当a=35时,ΔBCM面积取最小值,为SΔBCM=12×=故选B.在建立空间直角坐标系后,设出点M的坐标,以a、b为变量,构建关于a的函数式SΔBCM=然后将5a2-6a+2看作二次函数式,对其配方,根据二次函数的性质即可知函数在a=35时取最小值.二、运用基本不等式在解答立体几何最值问题时,我们往往可以先根据立体几何中的性质、定义、定理求得目标式;然后将其进行合理的变形,采用拆项、凑系数、补一次项,去掉常数项等方式,配凑出两式的和或积,就可以直接运用基本不等式来求得最值.在运用基本不等式求最值时,要把握三个条件:一正、二定、三相等.例2.已知三棱锥P-ABC的4个顶点均在球心为O、直径为23的球面上,PA=2,且PA,PB,PC两两垂直.当PC+AB取最大值时,三棱锥O-PAB的体积为().A. C.6解:∵PA,PB,PC两两互相垂直,∴三棱锥P-ABC可补全为如图3所示的长方体.则长方体的外接球即为三棱锥P-ABC的外接球,∴PA2+PB2+PC2=()232=12,又PA=2,∴PB2+PC2=10,∵AB2=PA2+PB2=2+PB2,∴PC2+AB2=2+PB2+PC2=12,∴()PC+AB2-2PC⋅AB=12,又PC⋅AB≤()PC+AB22,∴12=()PC+AB2-2PC⋅AB≥()PC+AB2-2()PC+AB22=12()PC+AB2,当且仅当PC=AB时取等号,∴()PC+AB max=26,此时PC=AB=6,PB=图347思路探寻AB 2-PA 2=2,∴V O -PAB =12V C -PAB =16S △PAB ⋅PC =112PA ⋅PB⋅PC =112×2×2×6故选B.根据长方体的性质得到()PC +AB 2-2PC ⋅AB =10后,可发现该式中含有PC 、AB 的和与积,根据基本不等式a +b ≥2ab 求解,即可得到三棱锥O -PAB 的体积.三、转化法运用转化法求解立体几何最值问题有两种思路.一是将问题转化为平面几何问题.先将几何体的表面展开,或将几何体内部满足条件的某些面展开成平面;再在平面内利用平面几何知识,如正余弦定理、两点间的距离最短、三角形的两边之和大于第三边等求解,这样问题就变得十分直观,容易求解了.另一种思路是根据题意和几何图形中的点、线、面的位置关系,明确其中改变的量和不变的量及其关系,根据简单几何体的性质、表面积公式、体积公式,将问题转化为求某些线段或角的最值.再结合简单几何体的性质,几何图形中点、线、面的位置关系求得最值例3.如图4,在正三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AA 1=AB =2,D 在A 1C 上,E 是A 1B 的中点,则()AD +DE 2的最小值是().A.6-7 B.27 C.3+7 D.5+7图4图5解:将平面A 1BC 与平面A 1AC 翻折到同一平面上,连接AE ,如图5所示,设AE ⋂A 1C =F .由题意可知A 1A =AC =BC =2,A 1C =A 1B =22,所以AA 21+AC 2=A 1C 2,所以AA 1⊥AC ,则∠AA 1C =45°,由余弦定理可得cos∠BA 1C =A 1B 2+A 1C 2-BC 22A 1B ⋅A 1C=8+8-42×22×22=34,则sin∠BA 1C =1-cos 2∠BA 1C =故cos∠AA 1B =cos ()∠AA 1C +∠BA 1C =cos ∠AA 1C cos ∠BA 1C -sin ∠AA 1C sin ∠BA 1C =32-148.因为E 是A 1B 的中点,所以A 1E =2,由余弦定理可得AE 2=AA 21+A 1E 2-2AA 1⋅A 1E cos∠BA 1A=4+2-2×2×2×32-148=3+7.因为D 在A 1C 上,所以AD +DE ≥AE ,当A 、E 、D 三点共线时,等号成立,则()AD +DE 2≥3+7.故选C .将平面A 1BC 与平面A 1AC 翻折到同一平面上,就可以把立体几何问题转化为平面几何问题,即可根据勾股定理和余弦定理求得A 1E 以及AE 的值.分析图形可知当A 、E 、D 三点共线时,AD +DE 取得最大值,再结合余弦定理求解即可.例4.已知球O 的表面积为60π,四面体P -ABC 内接于球O ,ΔABC 是边长为6的正三角形,平面PBC ⊥平面ABC ,则四面体P -ABC 体积的最大值为().A.18B.27C.32D.81解:因为球O 的表面积为60π,所以球的半径R ==15,由题意知四面体P -ABC 底面三角形的面积为定值,要使四面体的体积最大,只须使顶点P 到底面的距离最大,又因为平面PBC ⊥平面ABC ,所以当PB =PC 时,点P 到底面的距离最大,而ΔABC 外接圆的半径r =62sin60°=23,则O 到面ABC 的距离为d =R 2-r 2=3,且O 到面PBC 的距离为h =12r =3,设点P 到平面ABC 的距离为H ,则R 2=()H -d 2+h 2,解得H =33,此时体积最大值为V max =13×12×6×6×sin60°×33=27.故选B.解答本题,首先根据球的表面积求得球的半径;再根据题意和几何体的特征明确当PB =PC 时,点P 到底面的距离最大;最后根据外接圆的性质、勾股定理求出点P 到底面的距离,即可求出最大值.除了上述三种方法外,有时还可采用定义法、构造法来求立体几何最值问题的答案.总之,同学们在解题时,要先根据题意和几何体的结构特征寻找取得最值的情形,求得目标式;然后根据目标式的特征,选用合适的方法求最值.(作者单位:贵州省江口中学)48。

几何中求最大值的一般思路

几何中求最大值的一般思路

几何中求最大值的一般思路
求最大值的一般思路如下:
1. 确定问题的几何图形,包括其形状、大小、角度等。

2. 确定需要求解的量,例如长度、面积、体积等。

3. 根据问题的条件,列出所需求解量的数学表达式。

4. 利用数学方法和公式,对表达式进行变形和化简,以便求解。

5. 对化简后的表达式进行求导数、解方程等操作,求出所需的最大值。

6. 检验求解结果是否符合问题的条件和要求,如符合,则得到所需的最大值。

否则,需重新审查问题的条件和求解步骤,找出错误并进行修正。

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《专题:几何“最值问题”常见解决思路》公开课
蓝溪中学 林子旭 2016.04.20
一、教学目标:让学生通过复习、练习、比较熟悉地掌握解决几何最值问题的通常思路和常见模型
二、教学重点:掌握解决最值问题的理论依据与常用模型,能根据不同特征转化成相应的模型是解决最值问题的关键.
三、主要理论依据及模型 1、两点之间线段最短;
2、直线外一点与直线上所有点的连线段中,垂线段最短;
3、三角形两边之和大于第三边或三角形两边之差小于第三边(重合时取到最值)
4、构造函数,利用函数的性质解决
是解决几何最值问题的理论依据,根据不同特征转化是解决最值问题的关键.通过转化减少变量,向1、2、3依据靠拢进而解决问题;直接调用基本模型也是解决几何最值问题的高效手段. 几何最值问题中的基本模型举例
轴对称最值
图形 l
P
B
A
N
M l
B
A
A
P
B
l
原理
两点之间线段最短 两点之间线段最短
三角形三边关系
特征 A ,B 为定点,l 为定直线,P 为直线l 上的一个动点,求AP +BP 的最小值 A ,B 为定点,l 为定直线,MN
为直线l 上的一条动线段,求
AM +BN 的最小值
A ,
B 为定点,l 为定直线,P 为直线l 上的一个动点,求|AP -BP |的最大值
转化 作其中一个定点关于定直
线l 的对称点
先平移AM 或BN 使M ,N 重
合,然后作其中一个定点关于
定直线l 的对称点
作其中一个定点关于定直线l 的对称点
四、模型应用与练习:
(一)线段和(PA +PB )最小:
1、正方形ABCD 中,AB =4,E 是BC 的中点,点P 是对角线AC 上一点,则PE +PB 的最小值为 .
2、⊙O 的半径为2,点A 、B 、C 在⊙O 上,OA ⊥OB ,∠AOC =60°,P 是OB 上一动点,则PA +PC 的最小值是 ;
3、如图1,∠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 .
4、如图2,点A (a ,1)、B (-1,b )都在双曲线y =
3x
(x <0)上,点P 、Q 分别是x 轴、y 轴上的动点,当四边形PABQ 的周长取最小值时,PQ 在直线的解析式是( ).
A 、y =x
B 、y =x +1
C 、y =x +2
D 、y =x +3
图3
5、如图5,当四边形P ABN 的周长最小时,a = .
(二)线段差(PA -PB )最大
1、如图6,一次函数y =-2x +4的图象与x 、y 轴分别交于点A ,B ,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︱PC -PD ︱的范围:___________________.
A
A C
D O P x
y 图6
2、在平面直角坐标系xOy 中,已知点A (0,1),B (1,2),点P 在x 轴上运动,当点P 到A 、B 两点距离之差的绝对值最大时,点P 的坐标是____________________.
4.抛物线y =ax 2
+bx -4a 经过A (-1,0)、C (0,4)两点,与x 轴交于另一B .点D 所在抛物线的对称轴上,求︱DB -DC ︱的最大值.
(三)垂线段最短
1、如图7,⊙O 的半径为5,弦AB =6,M 是AB 上任意一点,则线段OM 的取值范围是_______________. 2如图8,在Rt △ABC 中,∠B =90°,AB =3,BC =4,点D 在BC 上,以AC 为对角线的所有平行四边形ADCE 中,DE 最小值是(
) A .2
B .3
C .4
D .5
图9
3、如图9,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 .
(四)构造函数求解 1、如图10,正方形ABCD 的边长为1,点P 为边BC 上的任意一点(可与B 、C 重合),分别过B 、C 、D 作射线AP 的垂线,垂足分别为B ′、C ′、D ′,则BB ′+CC ′+DD ′的取值范围是 .
图10
3.如图11和12,在△ABC 中,AB =13,BC =14,cos ∠ABC =
5
13
(1)如图11,AH ⊥BC 于点H ,AH =_____,AC =____,△ABC 的面积S △ABC =_____.(2)如图12,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S △ABD =0)
⑴用x ,m 或n 的代数式表示S △ABD 及S △CBD ;
⑵求(m +n )与x 的函数关系式,并求(m +n )的最大值及最小值; ⑶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 的取值范围.
五、小结:解决几何中最值问题,首选应先分析清楚题意,确定其属于哪种数学模型,或通过问题转化为某种模型进行解决。

当然几何中最值问题还有小虫爬行类化曲面为平面问题的、利用圆中直径是最长的弦、图形折叠中的最值等问题,我们后面再继续学习与总结。

六、作业:指南P63-66 A 组题完
A B
C A
B
C
D
F E 图11
图12。

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