初中数学瓜豆原理模型归纳,瓜豆原理动点轨迹直线型最值问题经典例题及答案解析
初中瓜豆原理模型例题
初中瓜豆原理模型例题
瓜豆原理模型是一种用于解决实际问题的数学模型，它通过建立两个或多个变量之间的关系来解决问题。
以下是一些初中瓜豆原理模型的例题：
例题1：某农场种植了两种作物，瓜和豆。
瓜的种植面积是豆的2倍，瓜的总产量是豆的3倍。
如果农场总共收获了1000公斤的瓜和豆，那么瓜和豆各有多少公斤？
解：设豆的种植面积为x，那么瓜的种植面积就是2x。
根据题意，我们可以得到以下方程：
3 * 2x = 1000
6x = 1000
x = 1000 / 6
x = 166.67
所以，豆的种植面积为166.67平方米，瓜的种植面积为333.33平方米。
那么瓜的总产量为3 * 333.33 = 999.99公斤，豆的总产量为1 * 166.67 = 166.67公斤。
例题2：某商店有两种商品，A和B。
A商品的售价是B商品的2倍，A商品的销量是B商品的3倍。
如果商店总共卖出了500件商品，那么A和B各有多少件？
解：设B商品的销量为x，那么A商品的销量就是3x。
根据题意，我们可以得到以下方程：
2 * 3x = 500
6x = 500
x = 500 / 6
x = 83.33
所以，B商品的销量为83.33件，A商品的销量为249.99件。
常见的数学模型六 瓜豆原理
常见的数学模型六 瓜豆原理(主从联动问题)古人云:种瓜得瓜，种豆得豆.种“圆”得“圆”，种“线”得“线”，谓之“瓜豆原理”. 运动轨迹为直线【数学建模】1.如图1，P 是直线BC 上一动点，点A 在直线BC 外，连结AP ，取AP 的中点Q ，当点P 在BC 上运动时，点Q 的轨迹是怎样的?如图2，分别过点A ，Q 向BC 作垂线，垂足分别为M ，N.在运动过程中，因为AP ＝2AQ ，所以QN 始终为AM 的一半，即点Q 到BC 的距离是定值，故点Q 的轨迹是一条直线.2.如图3，C 为定点，P ，Q 为动点，CP ＝CQ ，且∠PCQ 为定值，当点P 在直线AB 上运动，点Q 的运动轨迹是怎样的?如图4，易知△CPP 1≌△CQQ 1(SAS )，则∠CPP 1＝∠CQQ 1，故可知点Q 的轨迹是与AB 夹角为(180°－2∠1)的一条直线.模型总结:条件:主动点、从动点与定点连线的夹角是定值.主动点、从动点到定点的距离之比是定值.结论:①主动点、从动点的运动轨迹是同样的图形.②主动点路径所在直线与从动点路径所在直线的夹角等于定角.③当主动点、从动点到定点的距离相等时，从动点的运动路径长等于主动点的运动路径长.【模型运用】1.如图，在平面直角坐标系中，点A (－3，0)，B 是y 轴正半轴上一点，以AB 为边在AB 的右下方作等边三角形ABP.当点B 在y 轴上运动时，OP 的最小值是( C )第1题图A.3B.36－322C.32D.322【解析】 根据△ABP 是等边三角形，点B 沿直线运动可得，主动点B 、从动点P 与定点A 连线的夹角是定值(60°);主动点B 、从动点P 到定点A 的距离之比是定值(两者相等)，故点P 的运动轨迹也是直线.取两特殊时刻:如答图，当点B 与点O 重合时，作出对应的点P 位置P 1;当点B 在x 轴上方且AB 与x 轴夹角为60°时，作出点P 位置P 2，则直线P 1P 2即为点P 的轨迹.第1题答图∵∠AOP 1＝60°，易知OP 1＝OA ＝OP 2＝3，∴∠AP 2P 1＝30°.过点O 作OP ⊥P 1P 2，则此时OP 的值最小，OP ＝12OP 2＝32.2.如图，已知A 是第一象限内横坐标为23的一个定点，AC ⊥x 轴于点M ，交直线y ＝－x 于点N.P 是线段ON 上的一个动点，∠APB ＝30°，BA ⊥PA ，若点P 在线段ON 上运动时，A 点不变，B 点随之运动，则当点P 从点O 运动到点N 时，点B 的运动路径长是 22 .第2题图【解析】 ∵∠PAB ＝90°，∠APB ＝30°，∴AP ∶AB ＝3∶1，∴由模型知，点B 的运动轨迹也是线段，且点P 的运动路径长与点B 的运动路径长之比也为3∶1.∵OM ＝23，∴点N (23，－23)，易知点P 的运动路径长ON ＝OM 2＋MN 2＝26，∴点B 的运动路径长为22.3.如图，已知点M (0，4)，N (4，0)，先将△ABC 的三个顶点A ，B ，C 依次与点M ，N ，O 重合，然后将点A 在y 轴上从点M 开始向点O 滑动，到达点O 后停止，同时点B 沿着x 轴向右滑动，若在此运动过程中，△ABC 形状大小保持不变，则点C 的运动路径长为 4 .第3题图【解析】如答图，过点C'作C'D⊥x轴，垂足为D，C'E⊥y轴，垂足为E，第3题答图则A'E∥C'D，∴∠EA'C＝∠A'C'D＝90°－∠DC'B'＝∠DB'C'.又∵A'C'＝B'C'，∠A'EC＝∠B'DC'＝90°，∴△A'C'E≌△B'C'D(AAS)，∴EC'＝DC'，∴点C'在∠EON的平分线上，易知点C的运动路径长＝A'C'＝4.4.如图，正方形ABCD的边长为4，E为边BC上一点，且BE＝1，F为边AB上的一个动点，连结EF，以EF为边向右侧作等边三角形EFG，连结CG，则CG .的最小值为52第4题图【解析】 由题意知，F 是主动点，G 是从动点，∠FEG ＝60°，点F 在线段AB 上运动，根据模型，点G 也在线段上运动.如答图，将△EFB 绕点E 旋转60°，使EF 与EG 重合，得到Rt △EHG ，连结BH ，EH ，则易知△EBH 为等边三角形.第4题答图又∵BE ＝1，∴点H 的位置固定，点G 在垂直于HE 的直线上.延长HG 交CD 于点N ，过点C 作CM ⊥HN 于点M ，由垂线段最短可知，CM 的长即为CG 的最小值.过点E 作EP ⊥CM 于点P ，则四边形HEPM 为矩形，∴MP ＝HE ＝1，∠HEP ＝90°，∴∠PEC ＝30°.∵EC ＝BC －BE ＝3，∴CP ＝12EC ＝32，∴CM ＝MP ＋CP ＝52，即CG 的最小值为52.5.如图1，已知在平面直角坐标系xOy 中，四边形OABC 是矩形，点A ，C 分别在x 轴和y 轴的正半轴上，连结AC ，OA ＝3，tan ∠OAC ＝33，D 是BC 的中点.(1)求OC 的长和点D 的坐标.(2)如图2，M 是线段OC 上的点，OM ＝23OC ，P 是线段OM 上的一个动点，经过P ，D ，B 三点的抛物线交x 轴的正半轴于点E ，连结DE 交AB 于点F.①将△DBF 沿DE 所在的直线翻折，若点B 恰好落在AC 上，求此时BF 的长和点E 的坐标.②以线段DF 为边，在DF 所在直线的右上方作等边三角形DFG ，当动点P 从点O 运动到点M 时，点G 也随之运动，请直接写出点G 运动路径的长.第5题图解:(1)∵OA ＝3，tan ∠OAC ＝OCOA ＝33，∴OC ＝3.∵四边形OABC 是矩形，∴BC ＝AO ＝3.∵D 是BC 的中点，∴CD ＝12BC ＝32，∴点D 的坐标为(32，3).(2)①∵tan ∠OAC ＝33，∴∠OAC ＝30°，∴∠ACB ＝∠OAC ＝30°.设将△DBF 翻折后，点B 落在AC 上的点B'处，如答图1，第5题答图1则DB'＝DB ＝DC ，∠BDF ＝∠B'DF ，∴∠DB'C ＝∠ACB ＝30°，∴∠BDB'＝60°，∴∠BDF ＝∠B'DF ＝30°.又∵∠B ＝90°，∴BF ＝BD ·tan 30°＝32.又∵AB ＝3，∴AF ＝32＝BF.又∵∠BFD ＝∠AFE ，∠B ＝∠FAE ＝90°，∴△BFD ≌△AFE (ASA )，∴AE ＝BD ＝32，∴OE ＝OA ＋AE ＝92，∴点E 的坐标为(92，0).②如答图2，当点P 从点O 运动到点M ，点E 运动到点E'的位置，点F 运动到点F'的位置，△DFG ，△DF'G'都是等边三角形，由模型知GG'即是点G 的运动路径.易证△DFF'≌△DGG'(SAS )，∴GG'＝FF'.第5题答图2易求得过点O (0，0)，D (32，3)，B (3，3)的抛物线为y ＝－293x 2＋3x ，则点E (92，0)，∴直线DE 的表达式为y ＝－33x ＋323，令x ＝3，则y ＝32，∴点F (3，32).过点M (0，233)，D (32，3)，B (3，3)的抛物线为y ＝－2273x 2＋33x ＋233，则点E'(6，0)，∴直线DE'的函数表达式为y ＝－293x ＋433，令x ＝3，则y ＝233，∴点F'(3，233).∴FF'＝233－32＝36，即点G 运动路径的长为36. 运动轨迹为圆【数学建模】1.如图1，P是☉O上一个动点，A为定点，连结AP，Q为AP的中点.当点P在☉O 上运动时，点Q的轨迹是怎样的?OP，如图2，连结AO，取AO的中点M，则有QM＝12OP长为半径的圆.∴点Q的轨迹是以M为圆心，122.如图3，△APQ是直角三角形，A为定点，∠PAQ＝90°且AP＝2AQ，当点P 在☉O上运动时，点Q的轨迹是怎样的?AO，易证△APO∽△AQM，且相如图4，过点A作AO的垂线AM，使得AM＝12似比为2，OP，∴MQ＝12OP长为半径的圆.∴点Q的轨迹是以M为圆心，12模型总结:条件:主动点、从动点与定点连线的夹角是定值.主动点、从动点到定点的距离之比是定值.结论:①主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角.②主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比，也等于两圆的半径之比.【模型运用】6.如图，点P(3，4)，☉P的半径为2，点A(2.8，0)，B(5.6，0)，M是☉P上的动点，C是MB的中点，则AC的最小值为 1.5 .第6题图【解析】由题意得，M为主动点，C为从动点，B为定点.PM长为半径的∵C是BM的中点，∴点C的轨迹为以BP的中点F为圆心，12圆，如答图所示.第6题答图∵OP＝32＋42＝5，A，F分别是OB，BP的中点，∴AF＝2.5.连结AF，交☉F于点C，此时AC的值最小，∴AC的最小值为2.5－1＝1.5.7.[2024·河南]如图，在Rt△ABC中，∠ACB＝90°，CA＝CB＝3，线段CD绕点C在平面内旋转，过点B作AD的垂线，交射线AD于点E.若CD＝1，则AE 的最大值为 22＋1 ，最小值为 22－1 .第7题图【解析】∵BE⊥AE，∴∠BEA＝90°，∴点E是在以AB为直径的圆上运动.∵CD＝1，且CD绕点C旋转，∴点D是在以点C为圆心，1为半径的圆上运动.易知AB＝2AC＝32，∴当cos∠BAE的值最大时，AE的值最大，当cos∠BAE的值最小时，AE的值最小.①如答图1，当AE与圆C相切于点D，且点D在△ABC内部时，∠BAE最小，AE的值最大.第7题答图1∵∠ADC＝∠CDE＝90°，∴AD＝AC2－CD2＝22.∵AC＝AC，∴∠CEA＝∠CBA＝45°，∴DE＝CD＝1，此时AE＝22＋1，即AE的最大值为22＋1.②如答图2，当AE与圆C相切于点D，且点D在△ABC外部时，∠BAE最大，AE的值最小.第7题答图2同理可得AD＝22，DE＝1，此时AE＝22－1，即AE的最小值为22－1.8.如图，AB＝6，点O在线段AB上，AO＝2，☉O的半径为1，P是☉O上一动点，以BP为一边作等边三角形BPQ，则AQ的最小值为 27－1 .第8题图【解析】如答图，在AB上方以OB为一边作等边三角形OBC，连结OP，CQ，AC.第8题答图∵△OBC和△BPQ都是等边三角形，∴OB＝CB，BP＝BQ，∠OBC＝∠PBQ＝60°，∴∠OBC－∠PBC＝∠PBQ－∠PBC，即∠OBP＝∠CBQ，∴△OBP≌△CBQ(SAS)，∴CQ＝OP＝1，∴点Q在以点C为圆心，CQ长为半径的圆上.设AC与☉C相交于点D，过点C作CM⊥AB于点M，则CD＝1，易知当点Q 与点D重合时，AQ取得最小值，最小值为AD的长.∵AO＝2，AB＝6，∴OB＝AB－AO＝4.∵△OBC是等边三角形，CM⊥AB，OB＝2，CM＝OC2－OM2＝23，AM＝AO＋OM＝4.∴OM＝12在Rt△ACM中，AC＝AM2＋CM2＝27，则AD＝AC－CD＝27－1，即AQ的最小值为27－1. 由轴对称(折叠)产生的运动轨迹【数学建模】如图，在矩形ABCD中，将其中一角向矩形内部折叠(点N与点A关于直线MD 对称)，则点N的运动轨迹是怎样的?∵ND＝AD，∴点N的运动轨迹是以点D为圆心，AD长为半径的圆弧.条件:主动点在对称轴上，从动点与定点关于主动点所在的一条直线对称.结论:①从动点与定点的连线垂直于对称轴.②从动点的轨迹是以对称轴上一点为圆心，定点到这一点的距离为半径的圆弧.【模型运用】9.[2024·烟台]如图，在▱ABCD中，∠C＝120°，AB＝8，BC＝10，E为边CD 的中点，F为边AD上的一动点，将△DEF沿EF翻折得△D'EF，连结AD'，BD'，则△ABD'面积的最小值为 203－6 .第9题图【解析】∵在▱ABCD中，∠C＝120°，AB＝8，∴∠ABC＝60°，CD＝8.CD＝4，由折叠的性质，得D'E＝DE＝CE＝12∴D'是以E为圆心，CD为直径圆周上的一点，作出☉E，如答图，过点C作CN ⊥AB于点N，易知点D'到AB的最小距离＝CN－4.在Rt△BCN中，∵BC＝10，∠ABC＝60°，∴CN＝BC·sin60°＝53，∴S△ABD'＝1×8×(53－4)＝203－16.2第9题答图10.如图，在△ABC中，∠BAC＝30°，∠ACB＝45°，AB＝2，点P从点A出发沿AB方向运动，到达点B时停止运动.连结CP，点A关于直线CP的对称点为A'，连结A'C，A'P. .(1)在运动过程中，点A'到直线AB距离的最大值是3＋12(2)当点P到达点B时，求线段A'P扫过的面积.第10题图解:(1)根据题意得，点A'的运动轨迹是以点C 为圆心，AC 长为半径的圆弧.如答图，过点B 作BD ⊥AC 于点D ，过点C 作CE ⊥AB 交AB 的延长线于点E.∵AB ＝2，∠BAC ＝30°，∠ACB ＝45°，易得BD ＝1，AC ＝3＋1，∴S △ABC ＝3＋12，CE ＝3＋12，∴点A'到直线AB 距离的最大值为3＋1－3＋12＝3＋12.第10题答图(2)如答图，点P 运动到点B 处时，点A 运动到点A″处，连结A″B.∵S △ABC ＝3＋12，∴S △A″BC ＝3＋12.∵∠ACB ＝45°，∴∠ACA″＝90°，∴S 扇形ACA″＝90π×(3＋1)2360＝(1＋32)π，∴线段A'P 扫过的面积为S 扇形ACA″－S △ABC －S △A″BC ＝(1＋32)π－1－3.。
初中数学最值系列之瓜豆原理
最值系列之瓜豆原理在辅助圆问题中，我们了解了求关于动点最值问题的方式之一——求出动点轨迹，即可求出关于动点的最值．本文继续讨论另一类动点引发的最值问题，在此类题目中，题目或许先描述的是动点P，但最终问题问的可以是另一点Q，当然P、Q之间存在某种联系，从P点出发探讨Q点运动轨迹并求出最值，为常规思路．一、轨迹之圆篇引例1：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，Q为AP中点．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【分析】观察动图可知点Q轨迹是个圆，而我们还需确定的是此圆与圆O有什么关系？考虑到Q点始终为AP中点，连接AO，取AO中点M，则M点即为Q点轨迹圆圆心，半径MQ是OP一半，任意时刻，均有△AMQ∽△AOP，QM:PO=AQ:AP=1:2．【小结】确定Q点轨迹圆即确定其圆心与半径，由A、Q、P始终共线可得：A、M、O三点共线，由Q为AP中点可得：AM=1/2AO．Q点轨迹相当于是P点轨迹成比例缩放．根据动点之间的相对位置关系分析圆心的相对位置关系；根据动点之间的数量关系分析轨迹圆半径数量关系．引例2：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，作AQ⊥AP且AQ=AP．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？Q【分析】Q点轨迹是个圆，可理解为将AP绕点A逆时针旋转90°得AQ，故Q点轨迹与P 点轨迹都是圆．接下来确定圆心与半径．考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP=AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO≌△AQM．引例3：如图，△APQ是直角三角形，∠P AQ=90°且AP=2AQ，当P在圆O运动时，Q点轨迹是？【分析】考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP:AQ=2:1，可得Q点轨迹圆圆心M满足AO:AM=2:1．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO∽△AQM，且相似比为2．【模型总结】为了便于区分动点P、Q，可称点P为“主动点”，点Q为“从动点”．此类问题的必要条件：两个定量主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠P AQ是定值）；主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ是定值）．Q【结论】（1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角：∠P AQ=∠OAM；（2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比：AP:AQ=AO:AM，也等于两圆半径之比．按以上两点即可确定从动点轨迹圆，Q与P的关系相当于旋转+伸缩．古人云：种瓜得瓜，种豆得豆．“种”圆得圆，“种”线得线，谓之“瓜豆原理”．【思考1】：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，以AP为一边作等边△APQ．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【分析】Q点满足（1）∠P AQ=60°；（2）AP=AQ，故Q点轨迹是个圆：考虑∠P AQ=60°，可得Q点轨迹圆圆心M满足∠MAO=60°；考虑AP=AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO≌△AQM．【小结】可以理解AQ由AP旋转得来，故圆M亦由圆O旋转得来，旋转角度与缩放比例均等于AP与AQ的位置和数量关系．【思考2】如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，以AP为斜边作等腰直角△APQ．考虑：当点P在圆O上运动时，如何作出Q点轨迹？【分析】Q点满足（1）∠P AQ=45°；（2）AP:AQ1，故Q点轨迹是个圆．连接AO，构造∠OAM=45°且AO:AM：1．M点即为Q点轨迹圆圆心，此时任意时刻均有△AOP∽△AMQ．即可确定点Q的轨迹圆．【练习】如图，点P（3,4），圆P半径为2，A（2.8,0），B（5.6,0），点M是圆P上的动点，点C是MB的中点，则AC的最小值是_______．【分析】M点为主动点，C点为从动点，B点为定点．考虑C是BM中点，可知C点轨迹：取BP中点O，以O为圆心，OC为半径作圆，即为点C轨迹．当A、C、O三点共线且点C在线段OA上时，AC取到最小值，根据B、P坐标求O，利用两点间距离公式求得OA，再减去OC即可．【2016武汉中考】如图，在等腰Rt △ABC 中，AC =BC=P 在以斜边AB 为直径的半圆上，M 为PC 的中点，当半圆从点A 运动至点B 时，点M 运动的路径长为________．【分析】考虑C 、M 、P 共线及M 是CP 中点，可确定M 点轨迹：取AB 中点O ，连接CO 取CO 中点D ，以D 为圆心，DM 为半径作圆D 分别交AC 、BC 于E 、F 两点，则弧EF 即为M 点轨迹．当然，若能理解M 点与P 点轨迹关系，可直接得到M点的轨迹长为P 点轨迹长一半，即可解决问题．【2018南通中考】如图，正方形ABCD 中，AB O 是BC 边的中点，点E 是正方形内一动点，OE =2，连接DE ，将线段DE 绕点D 逆时针旋转90°得DF ，连接AE 、CF ．求线段OF 长的最小值．OABCDE F【分析】E 是主动点，F 是从动点，D 是定点，E 点满足EO =2，故E 点轨迹是以O 为圆心，2为半径的圆．F考虑DE⊥DF且DE=DF，故作DM⊥DO且DM=DO，F点轨迹是以点M为圆心，2为半径的圆．直接连接OM，与圆M交点即为F点，此时OF最小．可构造三垂直全等求线段长，再利用勾股定理求得OM，减去MF即可得到OF的最小值．【练习】△ABC 中，AB =4，AC =2，以BC 为边在△ABC 外作正方形BCDE ，BD 、CE 交于点O ，则线段AO 的最大值为_____________．AB CDE O【分析】考虑到AB 、AC 均为定值，可以固定其中一个，比如固定AB ，将AC 看成动线段，由此引发正方形BCED 的变化，求得线段AO 的最大值．根据AC =2，可得C 点轨迹是以点A 为圆心，2为半径的圆．OEDCBA接下来题目求AO 的最大值，所以确定O 点轨迹即可，观察△BOC 是等腰直角三角形，锐角顶点C 的轨迹是以点A 为圆心，2为半径的圆，所以O 点轨迹也是圆，以AB 为斜边构造等腰直角三角形，直角顶点M 即为点O 轨迹圆圆心．连接AM 并延长与圆M 交点即为所求的点O ，此时AO 最大，根据AB 先求AM ，再根据BC 与BO 的比值可得圆M 的半径与圆A 半径的比值，得到MO ，相加即得AO ．此题方法也不止这一种，比如可以如下构造旋转，当A 、C 、A ’共线时，可得AO最大值．A'或者直接利用托勒密定理可得最大值．二、轨迹之线段篇引例：如图，P是直线BC上一动点，连接AP，取AP中点Q，当点P在BC上运动时，Q点轨迹是？【分析】当P点轨迹是直线时，Q点轨迹也是一条直线．可以这样理解：分别过A、Q向BC作垂线，垂足分别为M、N，在运动过程中，因为AP=2AQ，所以QN始终为AM的一半，即Q点到BC的距离是定值，故Q点轨迹是一条直线．【引例】如图，△APQ是等腰直角三角形，∠P AQ=90°且AP=AQ，当点P在直线BC上运动时，求Q点轨迹？【分析】当AP与AQ夹角固定且AP:AQ为定值的话，P、Q轨迹是同一种图形．当确定轨迹是线段的时候，可以任取两个时刻的Q点的位置，连线即可，比如Q 点的起始位置和终点位置，连接即得Q点轨迹线段．Q2AB CQ1【模型总结】 必要条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠P AQ 是定值）； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP :AQ 是定值）． 结论：P 、Q 两点轨迹所在直线的夹角等于∠P AQ （当∠P AQ ≤90°时，∠P AQ 等于MN 与BC 夹角）P 、Q 两点轨迹长度之比等于AP :AQ （由△ABC ∽△AMN ，可得AP :AQ =BC :MN ）【2017姑苏区二模】如图，在等边△ABC 中，AB =10，BD =4，BE =2，点P 从点E 出发沿EA 方向运动，连结PD ，以PD 为边，在PD 的右侧按如图所示的方式作等边△DPF ，当点P 从点E 运动到点A 时，点F 运动的路径长是________．A【分析】根据△DPF 是等边三角形，所以可知F 点运动路径长与P 点相同，P 从E 点运动到A 点路径长为8，故此题答案为8．【2013湖州中考】如图，已知点A是第一象限内横坐标为AC⊥x轴于点M，交直线y=-x于点N，若点P是线段ON上的一个动点，∠APB=30°，BA⊥P A，则点P在线段ON上运动时，A点不变，B点随之运动．求当点P从点O 运动到点N时，点B运动的路径长是________．【分析】根据∠P AB=90°，∠APB=30°可得：AP:AB，故B点轨迹也是线段，且P点轨迹路径长与B，P点轨迹长ON为B点轨迹长为【练习】如图，在平面直角坐标系中，A（-3,0），点B是y轴正半轴上一动点，点C、D在x正半轴上，以AB为边在AB的下方作等边△ABP，点B在y轴上运动时，求OP的最小值．【分析】求OP是等边三角形且B点在直线上运动，故可知P点轨迹也是直线．取两特殊时刻：（1）当点B与点O重合时，作出P点位置P1；（2）当点B在x轴上方且AB与x轴夹角为60°时，作出P点位置P2．连接P1P2，即为P点轨迹．根据∠ABP =60°可知：12P P 与y 轴夹角为60°，作OP ⊥12P P ，所得OP 长度即为最小值，OP 2=OA =3，所以OP =32．【2019宿迁中考】如图，正方形ABCD 的边长为4，E 为BC 上一点，且BE =1，F 为AB 边上的一个动点，连接EF ，以EF 为边向右侧作等边△EFG ，连接CG ，则CG 的最小值为 ．【分析】同样是作等边三角形，区别于上一题求动点路径长，本题是求CG 最小值，可以将F 点看成是由点B 向点A 运动，由此作出G 点轨迹：考虑到F 点轨迹是线段，故G 点轨迹也是线段，取起点和终点即可确定线段位置，初始时刻G 点在1G 位置，最终G 点在2G 位置（2G 不一定在CD 边），12G G 即为G 点运动轨迹．G 2CG 最小值即当CG ⊥12G G 的时候取到，作CH ⊥12G G 于点H ，CH 即为所求的最小值．GABCDEF根据模型可知：12G G 与AB 夹角为60°，故12G G ⊥1EG ．过点E 作EF ⊥CH 于点F ，则HF =1G E =1，CF =1322CE =，所以CH =52，因此CG 的最小值为52．G 2三、轨迹之其他图形篇所谓“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．【2016乐山中考】如图，在反比例函数2y x=-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ky x=的图像上运动，若tan ∠CAB =2，则k的值为（ ）A ．2B ．4C ．6D ．8【分析】∠AOC=90°且AO:OC=1:2，显然点C的轨迹也是一条双曲线，分别作AM、CN垂直x轴，垂足分别为M、N，连接OC，易证△AMO∽△ONC，∴CN=2OM，ON=2AM，∴ON·CN=4AM·OM，故k=4×2=8．【思考】若将条件“tan∠CAB=2”改为“△ABC是等边三角形”，k会是多少？【练习】如图，A（-1,1），B（-1,4），C（-5,4），点P是△ABC边上一动点，连接OP，以OP为斜边在OP的右上方作等腰直角△OPQ，当点P在△ABC边上运动一周时，点Q的轨迹形成的封闭图形面积为________．【分析】根据△OPQ是等腰直角三角形可得：Q点运动轨迹与P点轨迹形状相同，根据OP:OQ，可得P点轨迹图形与Q，故面积比为2:1，△ABC面积为1/2×3×4=6，故Q点轨迹形成的封闭图形面积为3．【小结】根据瓜豆原理，类似这种求从动点轨迹长或者轨迹图形面积，根据主动点轨迹推导即可，甚至无需作图．【练习】如图所示，AB =4，AC =2，以BC 为底边向上构造等腰直角三角形BCD ，连接AD 并延长至点P ，使AD =PD ，则PB 的取值范围为___________．ABCDP【分析】固定AB 不变，AC =2，则C 点轨迹是以A 为圆心，2为半径的圆，以BC 为斜边作等腰直角三角形BCD ，则D 点轨迹是以点M考虑到AP =2AD ，故P 点轨迹是以N 为圆心，即可求出PB 的取值范围．。
3最值系列之瓜豆原理-豆瓜定理
最值系列之瓜豆原理在辅助圆问题中，我们了解了求关于动点最值问题的方式之一——求出动点轨迹，即可求出关于动点的最值．本文继续讨论另一类动点引发的最值问题，在此类题目中，题目或许先描述的是动点P，但最终问题问的可以是另一点Q，当然P、Q 之间存在某种联系，从P 点出发探讨Q 点运动轨迹并求出最值，为常规思路．一、轨迹之圆篇引例1：如图，P 是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，Q为AP 中点．考虑：当点P 在圆O 上运动时，Q 点轨迹是？分析】观察动图可知点Q轨迹是个圆，而我们还需确定的是此圆与圆O 有什么关系？考虑到Q 点始终为AP 中点，连接AO，取AO 中点M ，则M 点即为Q 点轨迹圆圆心，半径MQ 是OP 一半，任意时刻，均有△AMQ ∽△ AOP，QM:PO=AQ:AP=1:2．小结】确定Q 点轨迹圆即确定其圆心与半径，由A、Q、P始终共线可得：A、M、O 三点共线，由Q 为AP 中点可得：AM=1/2AO ．Q 点轨迹相当于是P 点轨迹成比例缩放．根据动点之间的相对位置关系分析圆心的相对位置关系；根据动点之间的数量关系分析轨迹圆半径数量关系．引例2：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，作AQ⊥AP且AQ=AP．考虑：当点P 在圆O 上运动时，Q 点轨迹是？【分析】Q 点轨迹是个圆，可理解为将AP 绕点 A 逆时针旋转90°得AQ，故Q 点轨迹与P 点轨迹都是圆．接下来确定圆心与半径．考虑AP⊥AQ，可得Q 点轨迹圆圆心M 满足AM⊥ AO；考虑AP=AQ，可得Q 点轨迹圆圆心M 满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M 位置，任意时刻均有△APO≌△ AQM ．引例3：如图，△APQ是直角三角形，∠ PAQ=90°且AP=2AQ，当P在圆O运动时，Q点轨迹是？【分析】考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP:AQ=2:1，可得Q点轨迹圆圆心M 满足AO:AM=2:1．即可确定圆M 位置，任意时刻均有△APO∽△AQM，且相似比为2．【结论】（ 1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角： ∠PAQ=∠OAM ； （2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比： AP:AQ=AO:AM ，也等于两圆半径之比．按以上两点即可确定从动点轨迹圆， Q 与 P 的关系相当于旋转 + 伸缩．古人云：种瓜得瓜，种豆得豆． “种 ”圆得圆， “种”线得线，谓之“瓜豆原理【模型总结】为了便于区分动点 P 、 Q ，可称点 P 为 “主动点 ”，点 Q 为“从动点此类问题的必要条件：两个定量 主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠ PAQ 是定值）； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量（ AP:AQ 是定值）．【思考1】：如图，P 是圆O 上一个动点， A 为定点，连接AP ，以AP 为一边作等边△APQ．考虑：当点P 在圆O 上运动时，Q 点轨迹是？QA【分析】Q 点满足（1）∠PAQ=60°；（2）AP=AQ，故Q 点轨迹是个圆：考虑∠ PAQ=60°，可得Q 点轨迹圆圆心M 满足∠ MAO=60°；考虑AP=AQ，可得Q 点轨迹圆圆心M 满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M 位置，任意时刻均有△APO≌△ AQM ．A【小结】可以理解AQ 由AP 旋转得来，故圆M 亦由圆O 旋转得来，旋转角度与缩放比例均等于AP 与AQ 的位置和数量关系．【思考2】如图，P 是圆O 上一个动点， A 为定点，连接AP，以AP 为斜边作等腰直角△APQ．考虑：当点P 在圆O 上运动时，如何作出Q 点轨迹？【分析】Q点满足（1）∠ PAQ=45°；（2）AP:AQ= 2：1，故Q点轨迹是个圆．连接AO，构造∠ OAM=45°且AO :AM = 2 ：1．M 点即为Q 点轨迹圆圆心，此时任意时刻均有△AOP∽△ AMQ ．即可确定点Q 的轨迹圆．Q【练习】如图，点 P （ 3,4），圆 P 半径为 2，A （2.8,0），B （5.6,0），点 M 是圆 P 上的动点， 点 C 是 MB 的中点，则 AC 的最小值是 ．取 BP中点 O ，以 O 为圆心， OC 为半径作圆，即为点 C 轨迹．当 A 、C 、O 三点共线且点 C 在线段 OA 上时， AC 取到最小值，根据 B 、 P 坐标求 O ，利用 两点间距离公式求得 OA ，再减去 OC 即可．分析】 M 点为主动点， C 点轨迹：2016 武汉中考】如图，在等腰 Rt △ABC 中，AC=BC= 2 2 ，点 P 在以斜边 AB 为直径的半 圆上， M 为 PC 的中点，当半圆从点 A 运动至点 B 时，点 M 运动的路径长为【分析】考虑 C 、M 、 P 共线及 M 是 CP 中点，可确定 M 点轨迹：取 AB 中点 O ，连接 CO 取 CO 中点 D ，以 D 为圆心， DM 为半径作圆 D 分别交 AC 、BC 于E 、F 两点，则弧 EF 即为 M 点轨迹．当然，若能理解 M 点与 P 点轨迹关系， 可直接得到 M 点的轨迹长为 P 点轨迹长 半，即可解决问题．【2018 南通中考】如图，正方形 ABCD 中， AB 2 5 ，O 是 BC 边的中点，点 E 是正方形内一动点， OE=2，连接 DE ，将线段 DE 绕点 D 逆时针旋转 90°得 DF ， 连接 AE 、 CF ．求线段OF 长的最小值．【分析】 E 是主动点， F 是从动点， D 是定点， E 点满足 EO=2 ，故 E 点轨迹是以 O 为圆心， 2 为半径的圆．F考虑 DE ⊥DF 且 DE=DF ，故作 DM ⊥DO 且 DM =DO ，F 点轨迹是以点 M 为圆心，2 为半径的圆．直接连接 OM ，与圆 M 交点即为 F 点，此时 OF 最小．可构造三垂直全等求线段 长，再利用勾股定理求得 OM ，减去 MF 即可得到 OF 的最小值．F练习】 △ABC 中，AB=4，AC=2，以 BC 为边在△ABC 外作正方形 BCDE ，BD 、 CE 交于点O ，则线段 AO 的最大值为【分析】考虑到 AB 、 AC 均为定值，可以固定其中一个，比如固定 AB ，将 AC 看 成动线段，由此引发正方形 BCED 的变化，求得线段 AO 的最大值．根据 AC=2，可得 C 点轨迹是以点 A 为圆心， 2 为半径的圆．接下来题目求 AO 的最大值， 所以确定 O 点轨迹即可， 观察 △BOC 是等腰直角三角 形，锐角顶点 C 的轨迹是以点 A 为圆心， 2 为半径的圆，所以 O 点轨迹也是圆， 以 AB 为斜边构造等腰直角三角形，直角顶点 M 即为点 O 轨迹圆圆心．B连接 AM 并延长与圆 M 交点即为所求的点 O ，此时 AO 最大，根据 AB 先求 AM ， 再根据BC 与 BO 的比值可得圆 M 的半径与圆 A 半径的比值， 得到 MO ，相加即得 AO ．或者直接利用托勒密定理可得最大值．此题方法也不止这一种，比如可以如下构造旋转，当 最大值．A 、C 、A '共线时，可得 AOA'引例：如图， P 是直线 BC 上一动点，连接 AP ，取 AP 中点 Q ，当点 P 在BC 上运 动时， Q 点轨迹是？【分析】当 P 点轨迹是直线时， Q 点轨迹也是一条直线． 可以这样理解：分别过A 、Q 向 BC 作垂线，垂足分别为 M 、N ，在运动过程中， 因为 AP=2AQ ，所以 QN始终为 AM 的一半， 即 Q 点到 BC 的距离是定值， 故 Q 点 轨迹是一条直线．引例】如图， △APQ 是等腰直角三角形，∠ PAQ=90°且 AP=AQ ，当点 P 在直线BC 上运动时，求 Q 点轨迹？分析】 当 AP 与 AQ 夹角固定且 AP:AQ 为定值的话， P 、 Q 轨迹是同一种图形． 当确定轨迹是线段的时候，可以任取两个时刻的 Q 点的位置，连线即可，比如 Q 点的起始位置和终点位置，连接即得 Q 点轨迹线段．模型总结】 必要条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠ PAQ 是定值）； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量（ AP:AQ 是定值）．轨迹之线段篇AP N M结论：P、Q 两点轨迹所在直线的夹角等于∠ PAQ（当∠ PAQ≤90时°，∠ PAQ 等于MN 与BC 夹角）P、Q 两点轨迹长度之比等于AP:AQ（由△ABC ∽△ AMN，可得AP:AQ=BC:MN）A【2017 姑苏区二模】如图，在等边△ABC 中，AB=10，BD=4，BE=2，点P 从点 E 出发沿EA 方向运动，连结PD ，以PD 为边，在PD 的右侧按如图所示的方式作等边△DPF，当点P 从点 E 运动到点 A 时，点 F 运动的路径长是_________ ．【分析】根据△DPF 是等边三角形，所以可知 F 点运动路径长与P 点相同，P 从 E 点运动到 A 点路径长为8，故此题答案为8．P 12013 湖州中考】如图，已知点 A 是第一象限内横坐标为 2 3 的一个定点， AC ⊥ x 轴于点 M ，交直线 y=-x 于点 N ，若点 P 是线段 ON 上的一个动点，∠ APB=30°， BA ⊥PA ，则点 P 在线段 ON 上运动时， A 点不变， B 点随之运动． 求当点 P 从点 O 运动到点 N 时，点 B 运动的路径长是 _____________ ．分析】根据∠ PAB=90°，∠APB=30°可得：AP:AB= 3:1，故 B 点轨迹也是线段， 且 P 点轨迹路径长与 B 点轨迹路径长之比也为 3:1，P 点轨迹长 ON 为 2 6，故B 点轨迹长为 2 2 ．【练习】如图，在平面直角坐标系中， A （ -3,0），点 B 是 y 轴正半轴上一动点，点 C 、D 在x 正半轴上， 以 AB 为边在 AB 的下方作等边 △ABP ，点 B 在 y 轴上运动时，取两特殊时刻： （1）当点 B 与点 O 重合时，作出 P 点位置 P1；（ 2）当点 B 在 x 轴 上方且 AB 与 x 轴夹角为 60°时，作出 P 点位置 P2．连接 P1P2，即为 P 点轨迹．yByAMOPNC上运动，故可知 P 点轨迹也是直线．是等边三角形且 B 点在直线根据∠ ABP=60°可知： P 1P 2与y 轴夹角为 60°，作 OP ⊥ P 1P 2 ，所得 OP 长度即为最 小值，OP2=OA =3，所以 OP=3 ．2【2019 宿迁中考】如图，正方形 ABCD 的边长为 4，E 为 BC 上一点，且 BE=1，F 为 AB 边 上的一个动点， 连接 EF ，以 EF 为边向右侧作等边 △EFG ，连接 CG ，则 CG 的最小值为．【分析】同样是作等边三角形，区别于上一题求动点路径长，本题是求F 点看成是由点 B 向点 A 运动，由此作出G 点轨迹：考虑到 F 点轨迹是线段， 故 G 点轨迹也是线段， 取起点和终点即可确定线段位置， 初始时刻G 点在 G 1位置，最终 G 点在G 2位置（ G 2不一定在 CD 边），G 1G 2即为 G 点运动轨迹．CG 最小值即当 CG ⊥ G 1G 2的时候取到，作 CH ⊥G 1G 2于点 H ，CH 即为所求的最 小值．CG 最小值，可以将A ．2 B ．4 C ．6 D ．8根据模型可知： G 1G 2与 AB 夹角为 60°，故 G 1G 2⊥ EG 1． 过点 E 作 EF ⊥CH 于点 F ，则 HF 所以 CH= 5 ，因此 CG 的最小值为2AD三、轨迹之其他图形篇所谓 “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．2【2016 乐山中考】如图，在反比例函数 y 2 的图像上有一个动点 A ，连接 AOx并延长交图像的另一支于点 B ，在第一象限内有一点 C ，满足动时，点 C 始终在函数 y k 的图像上运动，若 tan ∠ CAB=2，【分析】 ∠ AOC=90°且 AO:OC=1:2，显然点 C 的轨迹也是一条双曲线， 分别作AM 、 CN 垂直 x 轴，垂足分别为 M 、N ，连接 OC ，易证 △AMO ∽△ ONC ，∴ CN=2OM ， ON=2AM ，∴ ON ·CN=4AM ·OM ，故 k=4×2=8．13G 1E =1， CF= CE ，22AC=BC ，当点 A 运则 k 的值为（ ）HG 2【思考】若将条件 “tan ∠ CAB=2”改为“△ABC 是等边三角形 ”，k 会是多少？【练习】如图， A （-1,1），B （ -1,4），C （-5,4），点 P 是△ABC 边上一动点，连接OP ，以OP 为斜边在 OP 的右上方作等腰直角 △OPQ ，当点 P 在△ABC 边上运动一周时，点 Q 的轨迹形成的封闭图形面积为 _______ ．yO【分析】根据 △OPQ 是等腰直角三角形可得： Q 点运动轨迹与 P 点轨迹形状相同， 根据 OP:OQ= 2 :1 ，可得 P 点轨迹图形与 Q 点轨迹图形相似比为 2 :1 ，故面积 比为2:1，△ABC 面积为 1/2 ×3×4=6 ，故 Q 点轨迹形成的封闭图形面积为 3．【小结】 根据瓜豆原理， 类似这种求从动点轨迹长或者轨迹图形面积， 根据主动点轨迹推导即可，甚至无需作图．x【练习】如图所示， AB=4，AC=2，以 BC 为底边向上构造等腰直角三角形 BCD ， 连接 AD 并延长至点 P ，使 AD=PD ，则 PB 的取值范围为 __________ ．考虑到 AP=2AD ，故 P 点轨迹是以 N 为圆心， 2 2 为半径的圆， 即可求出 PB 的取 值范围．P分析】固定 AB 不变，AC=2，则 C 点轨迹是以 A 为圆心， 2 为半径的圆，以 BC为斜边作等腰直角三角形 BCD ，则 D 点轨迹是以点 M 为圆心、 2 为半径的圆。
中考专题 最值系列之瓜豆原理
最值系列之瓜豆原理在辅助圆问题中，我们了解了求关于动点最值问题的方式之一——求出动点轨迹，即可求出关于动点的最值．本文继续讨论另一类动点引发的最值问题，在此类题目中，题目或许先描述的是动点P，但最终问题问的可以是另一点Q，当然P、Q之间存在某种联系，从P点出发探讨Q点运动轨迹并求出最值，为常规思路．一、轨迹之圆篇引例1：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，Q为AP中点．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【分析】观察动图可知点Q轨迹是个圆，而我们还需确定的是此圆与圆O有什么关系？考虑到Q点始终为AP中点，连接AO，取AO中点M，则M点即为Q点轨迹圆圆心，半径MQ是OP一半，任意时刻，均有△AMQ∽△AOP，QM:PO=AQ:AP=1:2．【小结】确定Q点轨迹圆即确定其圆心与半径，由A、Q、P始终共线可得：A、M、O三点共线，由Q为AP中点可得：AM=1/2AO．Q点轨迹相当于是P点轨迹成比例缩放．根据动点之间的相对位置关系分析圆心的相对位置关系；根据动点之间的数量关系分析轨迹圆半径数量关系．引例2：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，作AQ⊥AP且AQ=AP．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【分析】Q点轨迹是个圆，可理解为将AP绕点A逆时针旋转90°得AQ，故Q点轨迹与P点轨迹都是圆．接下来确定圆心与半径．考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP=AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO≌△AQM．引例3：如图，△APQ是直角三角形，∠PAQ=90°且AP=2AQ，当P在圆O运动时，Q点轨迹是？【分析】考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP:AQ=2:1，可得Q点轨迹圆圆心M满足AO:AM=2:1．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO∽△AQM，且相似比为2．OPQAOPQA【总结】为了便于区分动点P、Q，可称点P为“主动点”，点Q为“从动点”．此类问题的必要条件：两个定量主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠PAQ是定值）；主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ是定值）．【结论】（1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角：∠PAQ=∠OAM；（2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比：AP:AQ=AO:AM，也等于两圆半径之比．按以上两点即可确定从动点轨迹圆，Q与P的关系相当于旋转+伸缩．古人云：种瓜得瓜，种豆得豆．“种”圆得圆，“种”线得线，谓之“瓜豆原理”．【思考1】：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，以AP为一边作等边△APQ．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【思考2】如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，以AP为斜边作等腰直角△APQ．考虑：当点P在圆O上运动时，如何作出Q点轨迹？【练习】如图，点P （3,4），圆P 半径为2，A （2.8,0），B （5.6,0），点M 是圆P 上的动点，点C 是MB 的中点，则AC 的最小值是_______．如图，在等腰Rt △ABC 中，AC =BC=P 在以斜边AB 为直径的半圆上，M 为PC 的中点，当半圆从点A 运动至点B 时，点M 运动的路径长为________．如图，正方形ABCD 中，AB O 是BC 边的中点，点E 是正方形内一动点，OE =2，连接DE ，将线段DE 绕点D 逆时针旋转90°得DF ，连接AE 、CF ．求线段OF长的最小值 ．OABCDE F轨迹之线段篇引例：如图，P是直线BC上一动点，连接AP，取AP中点Q，当点P在BC上运动时，Q点轨迹是？【分析】当P点轨迹是直线时，Q点轨迹也是一条直线．可以这样理解：分别过A、Q向BC作垂线，垂足分别为M、N，在运动过程中，因为AP=2AQ，所以QN始终为AM的一半，即Q点到BC的距离是定值，故Q点轨迹是一条直线．【引例】如图，△APQ是等腰直角三角形，∠PAQ=90°且AP=AQ，当点P在直线BC 上运动时，求Q点轨迹？【分析】当AP与AQ夹角固定且AP:AQ为定值的话，P、Q轨迹是同一种图形．当确定轨迹是线段的时候，可以任取两个时刻的Q点的位置，连线即可，比如Q点的起始位置和终点位置，连接即得Q点轨迹线段．【总结】必要条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠PAQ 是定值）；主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP :AQ 是定值）．【结论】P 、Q 两点轨迹所在直线的夹角等于∠PAQ （当∠PAQ ≤90°时，∠PAQ 等于MN 与BC夹角）P 、Q 两点轨迹长度之比等于AP :AQ （由△ABC ∽△AMN ，可得AP :AQ =BC :MN ）如图，在等边△ABC 中，AB =10，BD =4，BE =2，点P 从点E 出发沿EA 方向运动，连结PD ，以PD 为边，在PD 的右侧按如图所示的方式作等边△DPF ，当点P 从点E 运动到点A 时，点F运动的路径长是________．如图，已知点A是第一象限内横坐标为AC ⊥x 轴于点M ，交直线y =-x 于点N ，若点P 是线段ON 上的一个动点，∠APB =30°，BA ⊥PA ，则点P 在线段ON 上运动时，A 点不变，B 点随之运动．求当点P 从点O 运动到点N 时，点B 运动的路径长是________．A【练习】如图，在平面直角坐标系中，A （-3,0），点B 是y 轴正半轴上一动点，点C 、D 在x 正半轴上，以AB 为边在AB 的下方作等边△ABP ，点B 在y 轴上运动时，求OP 的最小值 ．如图，正方形ABCD，F 为AB 边上的一个动点，连接EF ，以EF 为边向右侧作等边△EFG ，连接CG ，则CG 的最小值为 ．GABCDEF课后练习：如图，Rt △ABC 中，∠C=90∘，AC=2，BC=5，点D 是BC 边上一点且CD=1，点P 是线段DB 上一动点，连接AP ，以AP 为斜边在AP 的下方作等腰Rt△AOP ．当P 从点D 出发运动至点B 停止时，点O 的运动路径长为________轨迹之其他图形篇所谓“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． 如图，在反比例函数2y x=-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ky x=的图像上运动，若tan ∠CAB =2，则k 的值为（ ）），C （-5,4），点P 是△ABC 边上一动点，连接OP ，以OP为斜边在OP 的右上方作等腰直角△OPQ ，当点P 在△ABC 边上运动一周时，点Q 的轨迹形成的封闭图形面积为________．如图，B是⊙O的半径OA延长线上的一点，OA=AB=2，C是半圆O上的一动点，以BC为斜边在BC的上方作等腰Rt△BCD，连接OD，则线段OD的最大长度为如图，点C是半圆AB上一动点，以BC为边作正方形BCDE使弧BC在正方形内，连OE，若AB=4cm，则OD的最大值为______cm．如图，矩形ABCD中，6AB=，9BC=，以D为圆心，3为半径作D，E为D上一动点，连接AE，以AE为直角边作Rt AEF∆，使90EAF∠=︒，1tan3AEF∠=，则点F与点C的最小距离为_____．。
2024年中考数学复习 瓜豆原理中动点轨迹直线型最值问题以及逆向构造(原卷版+答案解析)
瓜豆原理中动点轨迹直线型最值问题以及逆向构造【专题说明】近些年的中考中，经常出现动点的运动轨迹类问题，通常出题以求出轨迹的长度或最值最为常见。
很多考生碰到此类试题常常无所适从，不知该从何下手。
动点轨迹问题是中考的重要压轴点.受学生解析几何知识的局限和思维能力的束缚,该压轴点往往成为学生在中考中的一个坎,致使该压轴点成为学生在中考中失分的一个黑洞.掌握该压轴点的基本图形,构建问题解决的一般思路,是中考专题复习的一个重要途径.本文就动点轨迹问题的基本图形作一详述.动点轨迹基本类型为直线型和圆弧型.其实初中阶段如遇求轨迹长度仅有2种类型：“直线型”和“圆弧型”（两种类型中还会涉及点往返探究“往返型”），对于两大类型该如何断定，通常老师会让学生画图寻找3处以上的点来确定轨迹类型进而求出答案，对于填空选择题而言不外乎是个好方法，但如果要进行说理很多考生难以解释清楚。
瓜豆原理：一个主动点，一个从动点（根据某种约束条件，跟着主动点动），当主动点运动时，从动点的轨迹相同．只要满足：1.两“动”，一“定”；2.两动点与定点的连线夹角是定角3.两动点到定点的距离比值是定值。
【引例】（选讲）如图，△APQ是等腰直角三角形，∠P AQ=90°且AP=AQ，当点P在直线BC上运动时，求Q点轨迹？【分析】当AP与AQ夹角固定且AP:AQ为定值的话，P、Q轨迹是同一种图形．当确定轨迹是线段的时候，可以任取两个时刻的Q点的位置，连线即可，比如Q点的起始位置和终点位置，连接即得Q点轨迹线段．【模型总结】必要条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠P AQ是定值）；主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ是定值）．结论：P、Q两点轨迹所在直线的夹角等于∠P AQ（当∠P AQ≤90°时，∠P AQ等于MN与BC夹角）P、Q两点轨迹长度之比等于AP:AQ（由△ABC∽△AMN，可得AP:AQ=BC:MN）如图，D 、E 是边长为4的等边三角形ABC 上的中点，P 为中线AD 上的动点，把线段PC 绕C 点逆时针旋转60°，得到P ’，EP ’的最小值【分析】结合这个例题我们再来熟悉一下瓜豆模型第一层：点P ’运动的轨迹是直线吗？第二层：点P ’的运动长度和点P 的运动长度相同吗？第三层：手拉手模型怎么构造？第四层：分析∠CAP 和∠CBP ’第五层：点P 和点P ’轨迹的夹角和旋转角的关系P'P'P'总共提到了3种处理方式： 1.找始末，定轨迹2.在轨迹上找一点旋转，构造手拉手模型，再通过角度相等得到从动点轨迹.3.反向旋转相关定点，构造手拉手模型，代换所求线段，即逆向构造. 那么什么具体选择什么方法更合适呢？我们再看一道例题 【例题2 宿迁中考】如图，正方形ABCD 的边长为4，E 为BC 上一点，且BE ＝1，F 为AB 边上的一个动点，连接EF ，以EF 为边向右侧作等边△EFG ，连接CG ，则CG 的最小值为 ．现在，我们分别用上面提到的3种策略来处理这个题目策略一：找始末，定轨迹我们分别以BE ，AE 为边，按题目要求构造等边三角形得到G 1与G 2，连接G 1与G 2得到点G 的轨迹，再作垂线CH 得到最小值.前面提到过从动点轨迹和主动点轨迹的夹角与旋转角有关，我们可以调用这个结论，得到∠AMG 1＝60°，BABABABA22进一步得到△MBG 1为等腰三角形后，求CH 就不难了.策略二：在点F 轨迹上找一点进行旋转.我们分别对A ，B 顺时针旋转60°，构造手拉手模型，再通过角度相等得到从动点轨迹，对A 点旋转会得到一个正切值为14的角，即1tan tan 4∠G M E =∠A FE=，然后进一步算出最值【简证】311202EM AE EN NEC IC ⇒°⇒∠,则5=2CH对B 点旋转得到∠EMG ＝∠FBE ＝90°，相对来说要容易一些.策略三：反向旋转相关定点，构造手拉手模型，代换所求线段.将点C 逆时针旋转60°，得到点H ，易证△CGE ≌△HFE ，则有CG ＝HF ，作MH ⊥AB 于M ，HM 即为所求．相比之下，先求轨迹后再求垂线段时，比较麻烦，而反向旋转代换所求线段感觉清爽很多.BABA如图，正方形ABCD 的边长为4，E 为BC 上一点，且BE ＝1，F 为AB 边上的一个动点，连接EF ，以EF 为底向右侧作等腰直角△EFG ，连接CG ，则CG 的最小值为 ．如图，正方形ABCD 的边长为4，E 为BC 上一点，F 为AB 边上一点，连接EF ，以EF 为底向右侧作等腰直角△EFG ，连接CG ，则AG 的最小值为 ．1.如图，在△ABC中，∠ACB＝90°，AC＝BC＝4，点D是BC边的中点，点P是AC边上一个动点，连接PD，以PD为边在PD的下方作等边△PDQ，连接CQ．则CQ的最小值是2.如图，在矩形ABCD中，AB＝5，BC＝5 3,点P在线段BC上运动（含B、C两点），连接AP，以点A 为中心，将线段AP逆时针旋转60°到AQ，连接DQ，则线段DQ的最小值为3、如图,在矩形ABCD中,AB=3,BC=4,P是对角线AC上的动点,连接DP,将直线DP绕点P顺时针旋转,使∠1=∠2,且过点D作DG⊥PG,连接CG.则CG最小值为瓜豆原理中动点轨迹直线型最值问题以及逆向构造【专题说明】近些年的中考中，经常出现动点的运动轨迹类问题，通常出题以求出轨迹的长度或最值最为常见。
中考数学几何最值模型第1讲瓜豆原理
主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ是定值）．
【结论】（1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角：
∠PAQ=∠OAM；
（2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比：
AP:AQ=AO:AM，也等于两圆半径之比．
学无止境
中考数学几何最值模型
第（1）讲瓜豆原理
苏科版九年级
模型汇总
1、瓜豆原理-动点轨迹直线型
动点轨迹为直线型
【知识梳理】
动点轨迹为一条直线时，利用“垂线段最短”求最值。
当动点轨迹确定时可直接运用垂线段最短求最值
当动点轨迹不易确定是直线时，可通过以下三种方法进行确定
①观察动点运动到特殊位置时，如中点，端点等位置时是否存在动点与定直线的端点连接
针旋转60°得到线段DE，连结BE．
（1）若点D在AB边上（不与A，B重合）请依题意补全图并证明AD=BE；
（2）连接AE，当AE的长最小时，求CD的长．
解析（1）：
由于等边三角形△ABC
和等边三角形△CDE共顶点C，
利用手拉手旋转全等可证得：
△ACD≌△BCE(ASA)
∴AD=BE
E
解析（2）
利用瓜豆原理，主动点D在AB上，
△AMQ∽△AOP，QM:PO=AQ:AP=1:2．
【小结】确定Q点轨迹圆即确定其圆心与半径，由A、Q、P始终共线可得：A、M、O三点共线，由Q为AP中点可得：
AM=1/2AO．Q点轨迹相当于是P点轨迹成比例缩放．
2、瓜豆原理-动点轨迹圆弧型
动点轨迹为圆或圆弧型
【知识精讲】
根据动点之间的相对位置关系分析圆心的相对位置关系；
专题02 瓜豆原理最值问题——曲线型轨迹(解析版)
专题02 瓜豆原理中动点轨迹直线型最值问题以及逆向构造【引例】如图，P 是圆O 上一个动点，A 为定点，连接AP ，Q 为AP 中点，考虑：当点P 在圆O 上运动时，Q 点轨迹是？【分析】观察动图可知点Q 轨迹是个圆，而我们还需确定的是此圆与圆O 有什么关系？考虑到Q 点始终为AP 中点，连接AO ，取AO 中点M ，则M 点即为Q 点轨迹圆圆心，半径MQ 是OP 一半，任意时刻，均有△AMQ ∽△AOP ，QM :PO =AQ :AP =1:2．【小结】确定Q 点轨迹圆即确定其圆心与半径，由A 、Q 、P 始终共线可得：A 、M 、O 三点共线，由Q 为AP 中点可得：AM =12AO ．Q 点轨迹相当于是P 点轨迹成比例缩放．根据动点之间的相对位置关系分析圆心的相对位置关系；根据动点之间的数量关系分析轨迹圆半径数量关系．1．如图，在中，，，，点是以点为圆心、4为半径的圆上一点，连接，点为中点，则线段长度的最大值为 A ．7B ．8C ．6D ．5【解答】解：作的中点，连接、，在直角中，，是直角斜边上的中点，，是的中点，是的中点，，在中，，即，最大值为7．故选：．2．如图，点是双曲线在第一象限上的一动点，连接并延长交另一分支于点，以为斜边作等腰，点在第二象限，随着点的运动，点的位置也不断的变化，但始终在一函数图象上运动，则这个函数的解析式为 Rt ABC D 90ACB Ð=°8AC =6BC =D A BD M BD CM ()AB E EM CE ABC D 10AB ===E Q ABC D AB \152CE AB ==M Q BD E AB \122ME AD ==CEM D 5252CM -+……37CM ……\A A 4y x=AO B AB Rt ABC D C A C ()A ．B ．C ．D ．【解答】解：作轴与点，连接，作轴于点，为等腰直角三角形，点是的中点，，，，，，，，设点的坐标为，则点为，点是双曲线上，，，点所在的函数解析式为：，故选：．3．如图，一次函数与反比例函数的图象交于，两点，点在以为圆心，1为半径的上，是的中点，已知长的最大值为，则的值为 14y x =-12y x =-4y x =-2y x=-AD x ^D OC CE y ^E ABC D Q O AB OC OA \=CO AO ^COE AOD \Ð=Ð90OEC ODA Ð=Ð=°Q ()OEC ODA AAS \D @D OD OE \=AD CE =C (,)x y A (,)y x -Q A 4y x=4yx \-=4xy \=-\C 4y x-=C 2y x =(0)k y k x=>A B P (2,0)C -C e Q AP OQ 32k ()A．B ．C ．D ．【解答】解：连接，由对称性得：，是的中点，，长的最大值为，长的最大值为，如图，当过圆心时，最长，过作轴于，，，在直线上，设，则，，在中，由勾股定理得：，，（舍或，，，点在反比例函数的图象上，；故选：．49322518322598BP OA OB =Q Q AP 12OQ BP \=OQ Q 32BP \3232´=BP C BP B BD x ^D 1CP =Q 2BC \=B Q 2y x =(,2)B t t (2)2CD t t =--=+2BD t =-Rt BCD D 222BC CD BD =+2222(2)(2)t t \=++-0t =)45-4(5B \-85-Q B (0)k y k x=>4832(5525k \=-´-=C4．如图，是的直径，，为半圆的中点，为弧上一动点，连接并延长，作于点，若点从点运动到点，则点运动的路径长为 AB ．CD ．4【解答】解：点从点运动到点，，点轨迹是以为直径圆上的弧，为半圆的中点，点从点运动到点的过程中，，，，，，，，故选：．AB O e 4AB =C AB P AC PC BQ PC ^Q P A C Q()p Q PA C BQ PC ^Q \BC CQ ¢C Q AB P \C 45ABC Ð=°45CBQ ¢\Ð=°90COQ ¢\Ð=°4AB =Q BC \=OC \=\ CQ ¢==A5．在中，，，，是以点为圆心，2为半径的圆上一点，连接，为的中点，则线段长度的最大值为 A ．7B ．3.5C ．4.5D ．3【解答】解：取的中点，连接、、．在直角中，．是直角斜边上的中点，．是的中点，是的中点，．Rt ABC D 90ACB Ð=°4AC =3BC =D A BD M BD CM ()AB E AD EM CE ABCD 5==E Q ABC D AB 1 2.52CE AB \==M Q BD E AB 112ME AD \==，即．最大值为3.5，故选：．6．如图，线段为的直径，点在的延长线上，，，点是上一动点，连接，以为斜边在的上方作，且使，连接，则长的最大值为 AB ．C ．D ．4【解答】解：如图，作，使得，，连接，则，，，，，，，，即 定长，点 是定点， 是定长，点在半径为1 的上，，2.51 2.51CM -+Q ……1.5 3.5CM ……\B AB O e C AB 4AB =2BC =P O e CP CP PC Rt PCD D 60DCP Ð=°OD OD ()1COE D 90CEO Ð=°60ECO Ð=°OP 2CO CE =OE =OCP ECD Ð=Ð90CDP Ð=°Q 60DCP Ð=°2CP CD \=\2CO CP CE CD==COP CED \D D ∽\2OP CP ED CD==11(2ED OP ==)Q E DE \D E e OD OE DE +Q …，的最大值为，故选：．7．如图，线段，为的中点，动点到点的距离是1，连接，线段绕点逆时针旋转得到线段，连接，则线段长度的最大值是 A ．2B ．3C ．D ．【解答】解：以为斜边向上作等腰直角，连接，．，，是等腰直角三角形，是等腰直角三角形，，，，，，，，，1OD \+…OD\1+C 4AB =M AB P M PB PB P 90°PC AC AC ()AB AJB D CJBC AM BM =Q JM AM MB \==JMB \D PBCD BJ \=BC =45MBJ PBC Ð=Ð=°MBP JBC \Ð=ÐQ JB BCMB BP =JBC MBP \D D ∽\JCJBPM BM ==1PM =Q，点的运动轨迹是以为半径的圆，，故线段长度的最大值为．故选：．8．如图，点，的坐标分别为，，点为坐标平面内一点，，点为线段的中点，连接，则的最大值为 ABC ．D ．【解答】解：如图，点为坐标平面内一点，，在上，且半径为1，取，连接，，，是的中位线，JC \=\C JAJ AB ==Q AC AJ JC \+=…AC D A B (2,0)A (0,2)B C 1BC =M AC OM OM ()1121+12-Q C 1BC =C \B e 2OD OA ==CD AM CM =Q OD OA =OM \ACD D，当最大时，即最大，而，，三点共线时，当在的延长线上时，最大，，，，，，即；故选：．9．如图，，为的中点，的半径为1，点是上一动点，以为直角边的等腰直角三角形（点、、按逆时针方向排列），则线段【解答】解：如图，作，在上截取，连接、、、．，，，，是等腰直角三角形，，，，12OM CD \=OM CD D B C C DB OM 2OB OD ==Q 90BOD Ð=°BD \=1CD \=1122OM CD \==+OM 12+B 4AB =O AB O e P O e PB PBC P B C AC AC …OK AB ^OK OK OA OB ==AK BK KC OP OK OA OB ==Q OK AB ^KA KB \=90AKB Ð=°AKB \D OBK PBC Ð=ÐQ OBP KBC \Ð=ÐQ OB PB BK BC =OBP KBC \D D ∽，，，点的运动轨迹是以点为圆心，为半径的圆，的最大值为，，．．10．如图，点是半圆上一动点，以为边作正方形（使在正方形内，连，若，则的最大值为 ．【解答】解：通过旋转观察如图可知当时，最长，设与交于点，连接，，，四边形是正方形，、、共线，，在和中，，，，，的最大值故答案为：．\KC BC OP PB==1OP =Q KC \=\C K KC AK ==AC \AC \AC …AC …CAB BC BCDE )BC OE 4AB cm =OD 2+DO AB ^DO DO O e M CM 11904522MCB MOB Ð=Ð=´°=°Q 45DCM BCM \Ð=Ð=°Q BCDE C \M E DEM BEM Ð=ÐEMD D EMB D DE BC MED MEB ME ME =ìïÐ=Ðíï=îMED MEB \D @D ()SAS DM BM \===OD \2=+2+11．如图，已知点是第一象限内的一个定点，若点是以为圆心，2个单位长为半径的圆上的一个动点，连接，以为边向右侧作等边三角形．当点在上运动一周时，点运动的路径长是 ．【解答】解：如图，连接、，将绕点逆时针旋转，得线段，连接、，，，为正三角形，为正三角形，，，A P O AP AP AP APB P O e B 4p AO OP AO A 60°AO ¢O B ¢OO¢AO AO ¢=Q 60OAO ¢Ð=°OAO ¢\D APB D Q 60PAB \Ð=°PA BA =，，在与中，，，，即为动点运动的路径，当点在上运动一周时，点运动的路径长是，12．如图，正方形中，，是边的中点，点是正方形内一动点，，连接，将线段绕点逆时针旋转得，连接、．则线段长的最小值为 ．【解答】解：如图，连接，将线段绕点逆时针旋转得，连接，，，，，，，，，正方形中，是边的中点，，，，，PAB OAB OAO OAB ¢\Ð-Ð=Ð-ÐPAO BAO\Ð=ÐAPO D ABO D AO AO PAO BAO PA BA ¢=ìïÐ=Ðíï=îAPO ABO \D @D 2OP O B ¢\==O ¢\e B \P O e B 4p ABCD AB =O BC E 2OE =DE DE D 90°DF AE CF OF 2-DO DO D 90°DM OF FM OM 90EDF ODM Ð=Ð=°Q EDO FDM \Ð=ÐDE DF =Q DO DM =()EDO FDM SAS \D @D 2FM OE \==Q ABCD AB =O BC OC \5OD \==OM \==OF MF OM +Q …2OF \…线段长的最小值为．故答案为：．13．如图，在中，，，，点在以为直径的半圆上运动，由点运动到点，连接，点是的中点，则点经过的路径长为 ．【解答】解：，，，，连接，，是直径，，即，取，的中点和，连接，，，在中，，为、的中点，，，\OF 2-2-Rt ABC D 90ACB Ð=°16AC =12BC =P AB B A CP M CP M 5p 90ACB Ð=°Q 16AC =12BC=20AB \===AP BP AB Q 90APB \Ð=°AP BP ^BC AC E F ME MFEF BPC D M Q E PC BC //ME BP \12ME BP =在中，点、为、的中点，，，，即，点在以为直径的半圆上，，点的运动路径长为，故答案为：．14．如图，在矩形中，，，点是边上的一个动点，连接，作点关于直线的对称点，连接，设的中点为，当点从点出发，沿边运动到点时停止运动，点 ．【解答】解：如图，连接，取使得中点，连接，．四边形是矩形，，，，，，，点的运动轨迹是以为圆心，为半径的圆弧，圆心角为，APC DQ M F PC AC //MF AP \12MF AP =ME MF \^90EMF Ð=°\M EF 1102EF AB \==\M 12552p p ´´=5p ABCD AB =3AD =P AD BP A BP 1A 1A C 1A C Q P A AD D Q 1BA BC O OQ BD Q ABCD 90BAD \Ð=°tan AD ABD AB\Ð==60ABD \Ð=°1A Q QC =Q BO OC =11122OQ BA AB \===\Q O OQ 120°点的运动路径长．．15．四边形是边长为4的正方形，点是平面内一点．且满足，现将点绕点顺时针旋转90度，则的最大值 【解答】解：如图，，，点的运动轨迹是以为直径的圆，，，点的运动轨迹是圆，且和点的运动轨迹是等圆，圆心在的延长线上，（可以利用旋转法证明：取的中点，连接，，将绕点顺时针旋转得到，连接，只要证明即可，推出的值）在中，，当点在的延长线上时，的长最大，最大值为，故答案为16．如图，在平面直角坐标系中，已知点，点是以点为圆心、2为半径的圆上的任意动点，以\Q ==ABCD P BP PC ^P D CQ =2+BP PC ^Q 90BPC \Ð=°\P BC PD DQ ^Q PD QD =\Q P O BA BC E DE PE DEC D D 90°DAO D OQ DEP DOQ D @D OQ PE ==Rt BOC D OC ===\1Q CO 1CQ 2+2+(2,3)A P A OP为直角边作等腰直角，且点在第二象限，求的最大值与最小值．【解答】解：连接，将线段绕点逆时针旋转得到线段，连接，，．，，，，，，，，，，．，．17．如图，点为坐标原点，的半径为1，点，动点在上，连接，作等边，，为顺时针顺序），求的最大值与最小值．OPQ D Q AQ OA OA O 90°OE AE AQ AP 90AOE POQ Ð=Ð=°Q AOP EOQ \Ð=ÐOP OQ =Q OA OE =()AOP EOQ SAS \D @D 2EQ AP \==OA ==Q OA OE \==AE ==AQ AE EQ -Q …AQ AE EQ +…2AQ \+…AQ \2+2AQ \-AQ \2-O O e (2,0)A B O e AB (ABC A D B C OC【解答】解：如图，以为边，在的下方作等边，连接，，，和都是等边三角形，，，，，，，，，，，，的最小值为1，最大值为3．18．在数学兴趣小组活动中，小亮进行数学探究活动．（1）是边长为3的等边三角形，是边上的一点，且，小亮以为边作等边三角形，如图1．求的长；OA OA OAD D BD OCBO ABC D Q OAD D AC AB \=AO AD =BAC OAD Ð=ÐOAC BAD \Ð=Ð()OAC DAB SAS \D @D OC BD \=1OB =Q 2OA OD ==2121BD \-+……13BD \……13OC \……OC \ABC D E AC 1AE =BE BEFCF（2）是边长为3的等边三角形，是边上的一个动点，小亮以为边作等边三角形，如图2．在点从点到点的运动过程中，求点所经过的路径长；（3）是边长为3的等边三角形，是高上的一个动点，小亮以为边作等边三角形，如图3．在点从点到点的运动过程中，求点所经过的路径长；（4）正方形的边长为3，是边上的一个动点，在点从点到点的运动过程中，小亮以为顶点作正方形，其中点、都在直线上，如图4．当点到达点时，点、、与点重合．则点所经过的路径长为 ，点所经过的路径长为 ．【解答】解：（1）如图，和是等边三角形，，，，，，，；（2）如图2，连接，由（1），，，，，，ABC D E AC BE BEF E C A F ABC D M CD BM BMN M C D N ABCD ECB E C B B BFGH F G AE E B F G H B H 34p G ABC D Q BEF D BA BC \=BE BF =60ABC EBF Ð=Ð=°ABE CBE CBF CBE \Ð+Ð=Ð+ÐABE CBF \Ð=Ð()ABE CBF SAS \D @D 1CF AE \==CF ABE CBF D @D CF AE \=60BCF BAE Ð=Ð=°60ABC Ð=°Q BCF ABC \Ð=Ð//CF AB \又点在点处时，，点在处时，点与点重合．点运动的路径长．（3）如图3，取的中点，连接，，，，，，和是等边三角形，，，，，，，，，又点在处时，，点在处时，点与点重合．点所经过的路径的长；（4）如图，连接，，相交于点，取的中点，的中点，连接，，E C CF AC =E A F C \F 3AC ==BC HHN 12BH BC \=12BH AB \=CD AB ^Q 12BD AB \=BH BD \=ABC D Q BMN D BM BN \=60ABC MBN Ð=Ð=°DBM MBH HBN MBH \Ð+Ð=Ð+ÐDBM HBN \Ð=Ð()DBM HBN SAS \D @D HN DM \=90BHN BDM Ð=Ð=°NH BC \^MC HN CD ==M D N H \N CD ==AC BD O AB M BC N MF NH，点的运动轨迹为以点为圆心，长为半径的圆上；，，即，，，点在以点为圆心，长为半径的圆上；当点在处时，点，，重合，点和点重合；当点在点处时，点和点重合，点与点重合；连接，，由上证明可得，，，点，，三点共线，，点是的中点，是斜边中线，点在以点为圆心，长为半径的圆上；点；点所经过的路径长．12MF BM BN AB \===F M BM 90ABC FBH Ð=Ð=°Q ABC FBC FBH FBC \Ð-Ð=Ð-ÐABF CBH Ð=Ð()MBF NBH SAS \D @D NH MF BM BN \===\H N BN \E B F B H G B E C F O G C CH OG NH NB NC ==90BHC \Ð=°\C G H 90AGC \Ð=°Q O AC OG \Rt AGC D \G O OB \H 34p G ==故答案为：．19．如图，点在线段上，，，以点为圆心、长为半径的圆为，在上取动点，以为边作，使，，、、三点为逆时针顺序，连接，求的取值范围．【解答】解：如图，作，使得，连接，，．在中，，，，，，，，，，34p O AB 1OA =2OB =O OA O e O e P PB PBC D 90PBC Ð=°1tan 2PCB Ð=P B C AC AC BM AB ^24BM OB ==OP AM CM Rt ABM D 123AB OA OB =+===Q 4BM =5AM \===1tan 2PBPCB BC Ð==Q 12OB BM =\OBBPBM BC =90OBM PBC Ð=Ð=°Q OBP MBC \Ð=ÐOBP MBC \D D ∽，，，，．20．点是半径为的上一动点，点是外一定点，．连接，．（1）【阅读感知】如图①，当是等边三角形时，连接，求的最大值；将下列解答过程补充完整．解：将线段绕点顺时针旋转到，连接，．由旋转的性质知：，，即是等边三角形．又是等边三角形，在和△中， △ 在△中，当，，三点共线，且点在的延长线上时，即当，，三点共线，且点在的延长线上时，取最大值，最大值是 ．（2）【类比探究】如图②，当四边形是正方形时，连接，求的最小值；（3）【理解运用】如图③，当是以为腰，顶角为的等腰三角形时，连接，求的最小值，并直接写出此时的周长．\12OP BO CM BM ==1OP =Q 2CM \=AM CM AC AM CM -+Q ……37AC \……A O eB O e 6OB =OA AB ABCD OC OC OB B 60°O B ¢OO ¢CO ¢60OBO Т=°6BO BO ¢==OBO D ¢6OO BO \¢==ABC D Q 60ABC \Ð=°AB BC=60OBO ABC \Т=Ð=°OBA O BC\Ð=ТOBA D O BC ¢OB O B OBA O BCAB CB =¢ìïÐ=Тíï=î\OBA D @O BC ¢()SAS OA O C\=¢OO C ¢OC OO O C<¢+¢O O ¢C C OO ¢OC OO O C=¢+¢OC OO O C¢+¢…\O O ¢C C OO ¢OC ABCD OC OC ABC D AB 120°OC OC ABC D【解答】解：（1）将线段绕点顺时针旋转到，连接，．由旋转的性质知：，，即是等边三角形，，又是等边三角形，，，，，在和△中，，△，，在△中，，当，，三点共线，且点在的延长线上时，，OB B 60°O B ¢OO ¢CO ¢60OBO Т=°6BO BO ¢==OBO D ¢6OO BO \¢==ABC D Q 60ABC \Ð=°AB BC =60OBO ABC \Т=Ð=°OBA O BC \Ð=ТOBA D O BC ¢OB O B OBA O BC AB CB =¢ìïÐ=Тíï=îOBA \D @()O BC SAS ¢OA O C \=¢OO C ¢OC OO O C <¢+¢O O ¢C C OO ¢OC OO O C =¢+¢当，，三点共线，且点在的延长线上时，取最大值，的最大值为．故答案为：△，．（2）如图②中，作以为边的正方形，连接，，四边形是正方形，，，四边形是正方形，，，，，在和△中，，△，在中，根据“三角形两边之差小于第三边”，得，当，，三点共线，且点在的延长线上时，，\O O ¢C C OO ¢OC OC 6+OBA D @O BC¢6+1-OB 11OBC D 1OC 1C C Q 11OBC D 16OB BC \==190OBC Ð=°\1OC ==Q ABCD BA BC \=90ABC Ð=°1OBC ABC \Ð=Ð1OBA C BC \Ð=ÐOBA D 1C BC 11OB BC OBA C BC AB BC =ìïÐ=Ðíï=îOBA \D @1()C BC SAS \1CC OA ==1OCC D 11OC CC OC -=-<O 1C C 1C OC 11OC CC OC -=-=当，，三点共线，且点在的延长线上时，取最小值，最小值是．取最小值的图象如下所示：（3）如下图，作以为腰，顶点为点，顶角为的等腰，连接，，过点作于点，，，，，，，在△，，\O 1C C 1C OC OC -OC OB B 120°2OBC D 2OC 2C C B 22BB OC ^2B 26OB BC ==Q 2120OBC Ð=°2230BOC OC B \Ð=Ð=°22BB OC ^Q \222111206022C BB OBC Ð=Ð=´°=°222OB B C =Rt 22C BB 222222222sin 60sin ,6B C B C C BB B C BC =°=Ð===\22222222OC OB B C B C B C =+=+=，，在和△中，，△，在中，根据“三角形两边之差小于第三边”，得，即，当，，三点共线，且点在的延长线上时，，当，，三点共线，且点在的延长线上时，取最小值，最小值是，当取最小值时的图象如如图③中，此时过点作于点，且延长于点，使得，，又△，，在中，，，，，2120ABC OBC Ð=Ð=°Q 2OBA C BC \Ð=ÐOBA D2C BC 22OB BC OBA C BC AB BC =ìïÐ=Ðíï=îOBA \D @2()C BC SAS \2CC OA ==2OCC D 22OC CC OC =-<OC <O 2C C 2C OC 22OC CC OC -=-==22OC CC OC -…\O 2C C 2C OC OC =OC 2-B 3BB AC ^3B OA 3O 33BO OO ^2230BOC OC B Ð=Ð=°Q OBA D @Q 2C BC 2230AOB CC B OC B \Ð=Ð=Ð=°3Rt OBO D 6OB =330O OB AOB Ð=Ð=°31sin 30632BO OB \=×°=´=3cos306OO OB =×°==Q OA =在中，，，，，，以及，在，，的周长为\33AO OO OA =-==3Rt ABO D AB ===BA BC =Q 120ABC Ð=°\AB BC ==3BB AC ^Q \3111206022ABB ABC Ð=Ð=´°=°33AB B C =3Rt ABB D 333sin 60sin 3AB ABB AB AB =°=Ð===33336AC AB B C AB AB \=+=+=ABC \D 66AB BC AC ++=+=+。
3最值系列之瓜豆原理
最值系列之瓜豆原理在辅助圆问题中，我们了解了求关于动点最值问题的方式之一——求出动点轨迹，即可求出关于动点的最值．本文继续讨论另一类动点引发的最值问题，在此类题目中，题目或许先描述的是动点P，但最终问题问的可以是另一点Q，当然P、Q之间存在某种联系，从P点出发探讨Q点运动轨迹并求出最值，为常规思路．一、轨迹之圆篇引例1：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，Q为AP中点．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【分析】观察动图可知点Q轨迹是个圆，而我们还需确定的是此圆与圆O有什么关系？考虑到Q点始终为AP中点，连接AO，取AO中点M，则M点即为Q点轨迹圆圆心，半径MQ是OP一半，任意时刻，均有△AMQ∽△AOP，QM:PO=AQ:AP=1:2．【小结】确定Q点轨迹圆即确定其圆心与半径，由A、Q、P始终共线可得：A、M、O三点共线，由Q为AP中点可得：AM=1/2AO．Q点轨迹相当于是P点轨迹成比例缩放．根据动点之间的相对位置关系分析圆心的相对位置关系；根据动点之间的数量关系分析轨迹圆半径数量关系．引例2：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，作AQ⊥AP且AQ=AP．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？Q【分析】Q点轨迹是个圆，可理解为将AP绕点A逆时针旋转90°得AQ，故Q点轨迹与P 点轨迹都是圆．接下来确定圆心与半径．考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP=AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO≌△AQM．引例3：如图，△APQ是直角三角形，∠P AQ=90°且AP=2AQ，当P在圆O运动时，Q点轨迹是？【分析】考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP:AQ=2:1，可得Q点轨迹圆圆心M满足AO:AM=2:1．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO∽△AQM，且相似比为2．【模型总结】为了便于区分动点P、Q，可称点P为“主动点”，点Q为“从动点”．此类问题的必要条件：两个定量主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠P AQ是定值）；主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ是定值）．Q【结论】（1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角：∠P AQ=∠OAM；（2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比：AP:AQ=AO:AM，也等于两圆半径之比．按以上两点即可确定从动点轨迹圆，Q与P的关系相当于旋转+伸缩．古人云：种瓜得瓜，种豆得豆．“种”圆得圆，“种”线得线，谓之“瓜豆原理”．【思考1】：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，以AP为一边作等边△APQ．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【分析】Q点满足（1）∠P AQ=60°；（2）AP=AQ，故Q点轨迹是个圆：考虑∠P AQ=60°，可得Q点轨迹圆圆心M满足∠MAO=60°；考虑AP=AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO≌△AQM．【小结】可以理解AQ由AP旋转得来，故圆M亦由圆O旋转得来，旋转角度与缩放比例均等于AP与AQ的位置和数量关系．【思考2】如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，以AP为斜边作等腰直角△APQ．考虑：当点P在圆O上运动时，如何作出Q点轨迹？【分析】Q点满足（1）∠P AQ=45°；（2）AP:AQ1，故Q点轨迹是个圆．连接AO，构造∠OAM=45°且AO:AM：1．M点即为Q点轨迹圆圆心，此时任意时刻均有△AOP∽△AMQ．即可确定点Q的轨迹圆．【练习】如图，点P（3,4），圆P半径为2，A（2.8,0），B（5.6,0），点M是圆P上的动点，点C是MB的中点，则AC的最小值是_______．【分析】M点为主动点，C点为从动点，B点为定点．考虑C是BM中点，可知C点轨迹：取BP中点O，以O为圆心，OC为半径作圆，即为点C轨迹．当A、C、O三点共线且点C在线段OA上时，AC取到最小值，根据B、P坐标求O，利用两点间距离公式求得OA，再减去OC即可．【2016武汉中考】如图，在等腰Rt △ABC 中，AC =BC=P 在以斜边AB 为直径的半圆上，M 为PC 的中点，当半圆从点A 运动至点B 时，点M 运动的路径长为________．【分析】考虑C 、M 、P 共线及M 是CP 中点，可确定M 点轨迹：取AB 中点O ，连接CO 取CO 中点D ，以D 为圆心，DM 为半径作圆D 分别交AC 、BC 于E 、F 两点，则弧EF 即为M 点轨迹．当然，若能理解M 点与P 点轨迹关系，可直接得到M点的轨迹长为P 点轨迹长一半，即可解决问题．【2018南通中考】如图，正方形ABCD 中，AB O 是BC 边的中点，点E 是正方形内一动点，OE =2，连接DE ，将线段DE 绕点D 逆时针旋转90°得DF ，连接AE 、CF ．求线段OF 长的最小值．OABCDE F【分析】E 是主动点，F 是从动点，D 是定点，E 点满足EO =2，故E 点轨迹是以O 为圆心，2为半径的圆．F考虑DE⊥DF且DE=DF，故作DM⊥DO且DM=DO，F点轨迹是以点M为圆心，2为半径的圆．直接连接OM，与圆M交点即为F点，此时OF最小．可构造三垂直全等求线段长，再利用勾股定理求得OM，减去MF即可得到OF的最小值．【练习】△ABC 中，AB =4，AC =2，以BC 为边在△ABC 外作正方形BCDE ，BD 、CE 交于点O ，则线段AO 的最大值为_____________．AB CDE O【分析】考虑到AB 、AC 均为定值，可以固定其中一个，比如固定AB ，将AC 看成动线段，由此引发正方形BCED 的变化，求得线段AO 的最大值．根据AC =2，可得C 点轨迹是以点A 为圆心，2为半径的圆．OEDCBA接下来题目求AO 的最大值，所以确定O 点轨迹即可，观察△BOC 是等腰直角三角形，锐角顶点C 的轨迹是以点A 为圆心，2为半径的圆，所以O 点轨迹也是圆，以AB 为斜边构造等腰直角三角形，直角顶点M 即为点O 轨迹圆圆心．连接AM 并延长与圆M 交点即为所求的点O ，此时AO 最大，根据AB 先求AM ，再根据BC 与BO 的比值可得圆M 的半径与圆A 半径的比值，得到MO ，相加即得AO ．此题方法也不止这一种，比如可以如下构造旋转，当A 、C 、A ’共线时，可得AO最大值．A'或者直接利用托勒密定理可得最大值．二、轨迹之线段篇引例：如图，P是直线BC上一动点，连接AP，取AP中点Q，当点P在BC上运动时，Q点轨迹是？【分析】当P点轨迹是直线时，Q点轨迹也是一条直线．可以这样理解：分别过A、Q向BC作垂线，垂足分别为M、N，在运动过程中，因为AP=2AQ，所以QN始终为AM的一半，即Q点到BC的距离是定值，故Q点轨迹是一条直线．【引例】如图，△APQ是等腰直角三角形，∠P AQ=90°且AP=AQ，当点P在直线BC上运动时，求Q点轨迹？【分析】当AP与AQ夹角固定且AP:AQ为定值的话，P、Q轨迹是同一种图形．当确定轨迹是线段的时候，可以任取两个时刻的Q点的位置，连线即可，比如Q 点的起始位置和终点位置，连接即得Q点轨迹线段．Q2AB CQ1【模型总结】 必要条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠P AQ 是定值）； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP :AQ 是定值）． 结论：P 、Q 两点轨迹所在直线的夹角等于∠P AQ （当∠P AQ ≤90°时，∠P AQ 等于MN 与BC 夹角）P 、Q 两点轨迹长度之比等于AP :AQ （由△ABC ∽△AMN ，可得AP :AQ =BC :MN ）【2017姑苏区二模】如图，在等边△ABC 中，AB =10，BD =4，BE =2，点P 从点E 出发沿EA 方向运动，连结PD ，以PD 为边，在PD 的右侧按如图所示的方式作等边△DPF ，当点P 从点E 运动到点A 时，点F 运动的路径长是________．A【分析】根据△DPF 是等边三角形，所以可知F 点运动路径长与P 点相同，P 从E 点运动到A 点路径长为8，故此题答案为8．【2013湖州中考】如图，已知点A是第一象限内横坐标为AC⊥x轴于点M，交直线y=-x于点N，若点P是线段ON上的一个动点，∠APB=30°，BA⊥P A，则点P在线段ON上运动时，A点不变，B点随之运动．求当点P从点O 运动到点N时，点B运动的路径长是________．【分析】根据∠P AB=90°，∠APB=30°可得：AP:AB，故B点轨迹也是线段，且P点轨迹路径长与B，P点轨迹长ON为B点轨迹长为【练习】如图，在平面直角坐标系中，A（-3,0），点B是y轴正半轴上一动点，点C、D在x正半轴上，以AB为边在AB的下方作等边△ABP，点B在y轴上运动时，求OP的最小值．【分析】求OP是等边三角形且B点在直线上运动，故可知P点轨迹也是直线．取两特殊时刻：（1）当点B与点O重合时，作出P点位置P1；（2）当点B在x轴上方且AB与x轴夹角为60°时，作出P点位置P2．连接P1P2，即为P点轨迹．根据∠ABP =60°可知：12P P 与y 轴夹角为60°，作OP ⊥12P P ，所得OP 长度即为最小值，OP 2=OA =3，所以OP =32．【2019宿迁中考】如图，正方形ABCD 的边长为4，E 为BC 上一点，且BE =1，F 为AB 边上的一个动点，连接EF ，以EF 为边向右侧作等边△EFG ，连接CG ，则CG 的最小值为 ．GABCDEF【分析】同样是作等边三角形，区别于上一题求动点路径长，本题是求CG 最小值，可以将F 点看成是由点B 向点A 运动，由此作出G 点轨迹：考虑到F 点轨迹是线段，故G 点轨迹也是线段，取起点和终点即可确定线段位置，初始时刻G 点在1G 位置，最终G 点在2G 位置（2G 不一定在CD 边），12G G 即为G 点运动轨迹．G 2CG 最小值即当CG ⊥12G G 的时候取到，作CH ⊥12G G 于点H ，CH 即为所求的最小值．根据模型可知：12G G 与AB 夹角为60°，故12G G ⊥1EG ．过点E 作EF ⊥CH 于点F ，则HF =1G E =1，CF =1322CE =，所以CH =52，因此CG 的最小值为52．G 2三、轨迹之其他图形篇所谓“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．【2016乐山中考】如图，在反比例函数2y x=-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ky x=的图像上运动，若tan ∠CAB =2，则k的值为（ ）A ．2B ．4C ．6D ．8【分析】∠AOC=90°且AO:OC=1:2，显然点C的轨迹也是一条双曲线，分别作AM、CN垂直x轴，垂足分别为M、N，连接OC，易证△AMO∽△ONC，∴CN=2OM，ON=2AM，∴ON·CN=4AM·OM，故k=4×2=8．【思考】若将条件“tan∠CAB=2”改为“△ABC是等边三角形”，k会是多少？【练习】如图，A（-1,1），B（-1,4），C（-5,4），点P是△ABC边上一动点，连接OP，以OP为斜边在OP的右上方作等腰直角△OPQ，当点P在△ABC边上运动一周时，点Q的轨迹形成的封闭图形面积为________．【分析】根据△OPQ是等腰直角三角形可得：Q点运动轨迹与P点轨迹形状相同，根据OP:OQ，可得P点轨迹图形与Q，故面积比为2:1，△ABC面积为1/2×3×4=6，故Q点轨迹形成的封闭图形面积为3．【小结】根据瓜豆原理，类似这种求从动点轨迹长或者轨迹图形面积，根据主动点轨迹推导即可，甚至无需作图．【练习】如图所示，AB =4，AC =2，以BC 为底边向上构造等腰直角三角形BCD ，连接AD 并延长至点P ，使AD =PD ，则PB 的取值范围为___________．ABCDP【分析】固定AB 不变，AC =2，则C 点轨迹是以A 为圆心，2为半径的圆，以BC 为斜边作等腰直角三角形BCD ，则D 点轨迹是以点M考虑到AP =2AD ，故P 点轨迹是以N 为圆心，即可求出PB 的取值范围．。
3最值系列之瓜豆原理
最值系列之瓜豆原理在辅助圆问题中，我们了解了求关于动点最值问题的方式之一——求出动点轨迹，即可求出关于动点的最值．本文继续讨论另一类动点引发的最值问题，在此类题目中，题目或许先描述的是动点P，但最终问题问的可以是另一点Q，当然P、Q之间存在某种联系，从P点出发探讨Q点运动轨迹并求出最值，为常规思路．一、轨迹之圆篇引例1：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，Q为AP中点．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【分析】观察动图可知点Q轨迹是个圆，而我们还需确定的是此圆与圆O有什么关系？考虑到Q点始终为AP中点，连接AO，取AO中点M，则M点即为Q点轨迹圆圆心，半径MQ是OP一半，任意时刻，均有△AMQ∽△AOP，QM:PO=AQ:AP=1:2．【小结】确定Q点轨迹圆即确定其圆心与半径，由A、Q、P始终共线可得：A、M、O三点共线，由Q为AP中点可得：AM=1/2AO．Q点轨迹相当于是P点轨迹成比例缩放．根据动点之间的相对位置关系分析圆心的相对位置关系；根据动点之间的数量关系分析轨迹圆半径数量关系．引例2：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，作AQ⊥AP且AQ=AP．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？Q【分析】Q点轨迹是个圆，可理解为将AP绕点A逆时针旋转90°得AQ，故Q点轨迹与P 点轨迹都是圆．接下来确定圆心与半径．考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP=AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO≌△AQM．引例3：如图，△APQ是直角三角形，∠P AQ=90°且AP=2AQ，当P在圆O运动时，Q点轨迹是？【分析】考虑AP⊥AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM⊥AO；考虑AP:AQ=2:1，可得Q点轨迹圆圆心M满足AO:AM=2:1．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO∽△AQM，且相似比为2．【模型总结】为了便于区分动点P、Q，可称点P为“主动点”，点Q为“从动点”．此类问题的必要条件：两个定量主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠P AQ是定值）；主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ是定值）．Q【结论】（1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角：∠P AQ=∠OAM；（2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比：AP:AQ=AO:AM，也等于两圆半径之比．按以上两点即可确定从动点轨迹圆，Q与P的关系相当于旋转+伸缩．古人云：种瓜得瓜，种豆得豆．“种”圆得圆，“种”线得线，谓之“瓜豆原理”．【思考1】：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，以AP为一边作等边△APQ．考虑：当点P在圆O上运动时，Q点轨迹是？【分析】Q点满足（1）∠P AQ=60°；（2）AP=AQ，故Q点轨迹是个圆：考虑∠P AQ=60°，可得Q点轨迹圆圆心M满足∠MAO=60°；考虑AP=AQ，可得Q点轨迹圆圆心M满足AM=AO，且可得半径MQ=PO．即可确定圆M位置，任意时刻均有△APO≌△AQM．【小结】可以理解AQ由AP旋转得来，故圆M亦由圆O旋转得来，旋转角度与缩放比例均等于AP与AQ的位置和数量关系．【思考2】如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，以AP为斜边作等腰直角△APQ．考虑：当点P在圆O上运动时，如何作出Q点轨迹？【分析】Q点满足（1）∠P AQ=45°；（2）AP:AQ1，故Q点轨迹是个圆．连接AO，构造∠OAM=45°且AO:AM：1．M点即为Q点轨迹圆圆心，此时任意时刻均有△AOP∽△AMQ．即可确定点Q的轨迹圆．【练习】如图，点P（3,4），圆P半径为2，A（2.8,0），B（5.6,0），点M是圆P上的动点，点C是MB的中点，则AC的最小值是_______．【分析】M点为主动点，C点为从动点，B点为定点．考虑C是BM中点，可知C点轨迹：取BP中点O，以O为圆心，OC为半径作圆，即为点C轨迹．当A、C、O三点共线且点C在线段OA上时，AC取到最小值，根据B、P坐标求O，利用两点间距离公式求得OA，再减去OC即可．【2016武汉中考】如图，在等腰Rt △ABC 中，AC =BC=P 在以斜边AB 为直径的半圆上，M 为PC 的中点，当半圆从点A 运动至点B 时，点M 运动的路径长为________．【分析】考虑C 、M 、P 共线及M 是CP 中点，可确定M 点轨迹：取AB 中点O ，连接CO 取CO 中点D ，以D 为圆心，DM 为半径作圆D 分别交AC 、BC 于E 、F 两点，则弧EF 即为M 点轨迹．当然，若能理解M 点与P 点轨迹关系，可直接得到M 点的轨迹长为P 点轨迹长一半，即可解决问题．【2018南通中考】如图，正方形ABCD 中，AB O 是BC 边的中点，点E 是正方形内一动点，OE =2，连接DE ，将线段DE 绕点D 逆时针旋转90°得DF ，连接AE 、CF ．求线段OF 长的最小值．OABCDE F【分析】E 是主动点，F 是从动点，D 是定点，E 点满足EO =2，故E 点轨迹是以O 为圆心，2为半径的圆．F考虑DE⊥DF且DE=DF，故作DM⊥DO且DM=DO，F点轨迹是以点M为圆心，2为半径的圆．直接连接OM，与圆M交点即为F点，此时OF最小．可构造三垂直全等求线段长，再利用勾股定理求得OM，减去MF即可得到OF的最小值．【练习】△ABC 中，AB =4，AC =2，以BC 为边在△ABC 外作正方形BCDE ，BD 、CE 交于点O ，则线段AO 的最大值为_____________．AB CDE O【分析】考虑到AB 、AC 均为定值，可以固定其中一个，比如固定AB ，将AC 看成动线段，由此引发正方形BCED 的变化，求得线段AO 的最大值．根据AC =2，可得C 点轨迹是以点A 为圆心，2为半径的圆．OEDCBA接下来题目求AO 的最大值，所以确定O 点轨迹即可，观察△BOC 是等腰直角三角形，锐角顶点C 的轨迹是以点A 为圆心，2为半径的圆，所以O 点轨迹也是圆，以AB 为斜边构造等腰直角三角形，直角顶点M 即为点O 轨迹圆圆心．连接AM并延长与圆M交点即为所求的点O，此时AO最大，根据AB先求AM，再根据BC与BO的比值可得圆M的半径与圆A半径的比值，得到MO，相加即得AO．此题方法也不止这一种，比如可以如下构造旋转，当A、C、A’共线时，可得AO最大值．A'或者直接利用托勒密定理可得最大值．二、轨迹之线段篇引例：如图，P是直线BC上一动点，连接AP，取AP中点Q，当点P在BC上运动时，Q点轨迹是？【分析】当P点轨迹是直线时，Q点轨迹也是一条直线．可以这样理解：分别过A、Q向BC作垂线，垂足分别为M、N，在运动过程中，因为AP=2AQ，所以QN始终为AM的一半，即Q点到BC的距离是定值，故Q点轨迹是一条直线．【引例】如图，△APQ是等腰直角三角形，∠P AQ=90°且AP=AQ，当点P在直线BC上运动时，求Q点轨迹？【分析】当AP与AQ夹角固定且AP:AQ为定值的话，P、Q轨迹是同一种图形．当确定轨迹是线段的时候，可以任取两个时刻的Q点的位置，连线即可，比如Q 点的起始位置和终点位置，连接即得Q点轨迹线段．Q2AB CQ1【模型总结】 必要条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠P AQ 是定值）； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP :AQ 是定值）． 结论：P 、Q 两点轨迹所在直线的夹角等于∠P AQ （当∠P AQ ≤90°时，∠P AQ 等于MN 与BC 夹角）P 、Q 两点轨迹长度之比等于AP :AQ （由△ABC ∽△AMN ，可得AP :AQ =BC :MN ）【2017姑苏区二模】如图，在等边△ABC 中，AB =10，BD =4，BE =2，点P 从点E 出发沿EA 方向运动，连结PD ，以PD 为边，在PD 的右侧按如图所示的方式作等边△DPF ，当点P 从点E 运动到点A 时，点F 运动的路径长是________．A【分析】根据△DPF 是等边三角形，所以可知F 点运动路径长与P 点相同，P 从E 点运动到A 点路径长为8，故此题答案为8．【2013湖州中考】如图，已知点A是第一象限内横坐标为AC⊥x轴于点M，交直线y=-x于点N，若点P是线段ON上的一个动点，∠APB=30°，BA⊥P A，则点P在线段ON上运动时，A点不变，B点随之运动．求当点P从点O 运动到点N时，点B运动的路径长是________．【分析】根据∠P AB=90°，∠APB=30°可得：AP:AB，故B点轨迹也是线段，且P点轨迹路径长与B，P点轨迹长ON为B点轨迹长为【练习】如图，在平面直角坐标系中，A（-3,0），点B是y轴正半轴上一动点，点C、D在x正半轴上，以AB为边在AB的下方作等边△ABP，点B在y轴上运动时，求OP的最小值．【分析】求OP是等边三角形且B点在直线上运动，故可知P点轨迹也是直线．取两特殊时刻：（1）当点B与点O重合时，作出P点位置P1；（2）当点B在x轴上方且AB与x轴夹角为60°时，作出P点位置P2．连接P1P2，即为P点轨迹．根据∠ABP =60°可知：12P P 与y 轴夹角为60°，作OP ⊥12P P ，所得OP 长度即为最小值，OP 2=OA =3，所以OP =32．【2019宿迁中考】如图，正方形ABCD 的边长为4，E 为BC 上一点，且BE =1，F 为AB 边上的一个动点，连接EF ，以EF 为边向右侧作等边△EFG ，连接CG ，则CG 的最小值为 ．【分析】同样是作等边三角形，区别于上一题求动点路径长，本题是求CG 最小值，可以将F 点看成是由点B 向点A 运动，由此作出G 点轨迹：考虑到F 点轨迹是线段，故G 点轨迹也是线段，取起点和终点即可确定线段位置，初始时刻G 点在1G 位置，最终G 点在2G 位置（2G 不一定在CD 边），12G G 即为G 点运动轨迹．G 2CG 最小值即当CG ⊥12G G 的时候取到，作CH ⊥12G G 于点H ，CH 即为所求的最小值．GABCDEF根据模型可知：12G G 与AB 夹角为60°，故12G G ⊥1EG ．过点E 作EF ⊥CH 于点F ，则HF =1G E =1，CF =1322CE =，所以CH =52，因此CG 的最小值为52．G 2三、轨迹之其他图形篇所谓“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．【2016乐山中考】如图，在反比例函数2y x=-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ky x=的图像上运动，若tan ∠CAB =2，则k的值为（ ）A ．2B ．4C ．6D ．8【分析】∠AOC=90°且AO:OC=1:2，显然点C的轨迹也是一条双曲线，分别作AM、CN垂直x轴，垂足分别为M、N，连接OC，易证△AMO∽△ONC，∴CN=2OM，ON=2AM，∴ON·CN=4AM·OM，故k=4×2=8．【思考】若将条件“tan∠CAB=2”改为“△ABC是等边三角形”，k会是多少？【练习】如图，A（-1,1），B（-1,4），C（-5,4），点P是△ABC边上一动点，连接OP，以OP为斜边在OP的右上方作等腰直角△OPQ，当点P在△ABC边上运动一周时，点Q的轨迹形成的封闭图形面积为________．【分析】根据△OPQ是等腰直角三角形可得：Q点运动轨迹与P点轨迹形状相同，根据OP:OQ，可得P点轨迹图形与Q，故面积比为2:1，△ABC面积为1/2×3×4=6，故Q点轨迹形成的封闭图形面积为3．【小结】根据瓜豆原理，类似这种求从动点轨迹长或者轨迹图形面积，根据主动点轨迹推导即可，甚至无需作图．【练习】如图所示，AB =4，AC =2，以BC 为底边向上构造等腰直角三角形BCD ，连接AD 并延长至点P ，使AD =PD ，则PB 的取值范围为___________．ABCDP【分析】固定AB 不变，AC =2，则C 点轨迹是以A 为圆心，2为半径的圆，以BC 为斜边作等腰直角三角形BCD ，则D 点轨迹是以点M考虑到AP =2AD ，故P 点轨迹是以N 为圆心，即可求出PB 的取值范围．。
2024年中考数学复习几何专项练习：动点运动路径之瓜豆原理(含答案解析)
2024年中考数学复习几何专项练习：动点运动路径之瓜豆原理（含答案解析）一、填空题1．如图，等边三角形ABC 中，AB =4，高线AHD 是线段AH 上一动点，以BD 为边向下作等边三角形BDE ，当点D 从点A 运动到点H 的过程中，点E 所经过的路径为线段CM ，则线段CM 的长为，当点D 运动到点H ，此时线段BE 的长为．【答案】2【分析】由“SAS ”可得△ABD ≌△CBE ，推出AD =EC ，可得结论，再由勾股定理求解2,BH =当,D H 重合时，2,BE BH ==从而可得答案.【详解】解：如图，连接EC ．∵△ABC ，△BDE 都是等边三角形，∴BA =BC ，BD =BE ，∠ABC =∠DBE =60°，∴∠ABD =∠CBE ，在△ABD 和△CBE 中，BA BC ABD CBE BD BE =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩，∴△ABD ≌△CBE （SAS ），∴AD =EC ，∵点D 从点A 运动到点H ，∴点E的运动路径的长为CM AH ==，当,D H 重合，而BDE △（即BHE ）为等边三角形，,BE BH \=4,,AB AH AH BC ==^Q2,BH ==2,BE ∴=故答案为：．【点睛】本题考查等边三角形的性质，全等三角形的判定和性质，动点的轨迹等知识，解题的关键是正确寻找全等三角形解决问题．2．如图，正方形ABCD 的边长为4，E 为BC 上一点，且1BE =，F 为AB 边上的一个动点，连接EF ，以EF 为边向右侧作等边EFG∆，连接CG ，则CG 的最小值为．【答案】52【分析】由题意分析可知，点F 为主动点，G 为从动点，所以以点E 为旋转中心构造全等关系，得到点G 的运动轨迹，之后通过垂线段最短构造直角三角形获得CG 最小值．【详解】由题意可知，点F 是主动点，点G 是从动点，点F 在线段上运动，点G 也一定在直线轨迹上运动将EFB ∆绕点E 旋转60︒，使EF 与EG 重合，得到EFB EHG ∆≅∆，从而可知EBH ∆为等边三角形，点G 在垂直于HE 的直线HN 上，作CM HN ⊥，则CM 即为CG 的最小值，作EP CM ⊥，可知四边形HEPM 为矩形，则1351222CM MP CP HE EC =+=+=+=.故答案为52．【点睛】本题考查了线段极值问题，分清主动点和从动点，通过旋转构造全等，从而判断出点G 的运动轨迹，是本题的关键．3．如图，等边ABC 中，8AB =，O 是BC 上一点，且14BO BC =，点M 为AB 边上一动点，连接OM ，将线段OM 绕点O 按逆时针方向旋转60︒至ON ，连接BN CN 、，则BCN △周长的最小值为．【答案】8+8【分析】过点N 作ND BC ⊥于点D ，过点O 作OH BM ⊥于点H ，则90OHM ODN ∠=∠=︒，证明HOM DNO ≌，可得DN OH =，从而得到点N 的运动轨迹是直线，且该直线与直线BC 平行，在BC 的左侧，与BCC 关于该直线的对称点E ，连接BE 交该直线于N ，即当点B ，N ，E 三点共线时，BCN △的周长最小，连接CE 交该直线于G ，则22CE CG DN ===CE BC ⊥，求出BE ，即可求解．【详解】解：如图，过点N 作ND BC ⊥于点D ，过点O 作OH BM ⊥于点H ，则90OHM ODN ∠=∠=︒，∵ABC 为等边三角形，∴60ABC ∠=︒，8BC AB ==，∴120BMO BOM ∠+∠=︒，根据题意得：60MON ∠=︒，OM ON =，∴120NOD BOM ∠+∠=︒，∴NOD BMO ∠=∠，∴HOM DNO ≌，∴DN OH =，∵14BO BC =，∴2BO =，∵60ABC ∠=︒，∴30BOH ∠=︒，∴112BH OB ==，∴DN OH ==∴点N 的运动轨迹是直线，且该直线与直线BC 平行，在BC 的左侧，与BC作点C 关于该直线的对称点E ，连接BE 交该直线于N ，即当点B ，N ，E 三点共线时，BCN △的周长最小，连接CE 交该直线于G ，则22CE CG DN ===，CE BC ⊥，∴BE =∴△ACN 的周长的最小值为8+故答案为：8+．【点睛】本题考查旋转变换，全等三角形的判定和性质，轴对称，勾股定理等知识，解题的关键是学会添加常用辅助线，构造全等三角形解决问题，属于中考填空题中的压轴题．4．如图，正方形ABCD 的边长为P 是CD 边上的一动点，连接AP ，将AP 绕点A 顺时针方旋转60︒后得到AQ ，连接CQ ，则点P 在整个运动过程中，线段CQ 所扫过的图形面积为．【答案】3-【分析】根据题意画出点P 在CD 上移动的过程，线段CQ 所扫过的面积就是COQ 的面积，根据正方形的性质，等边三角形的性质以及全等三角形的判定和性质，得出线段CQ 所扫过的图形面积()12ACQ AOQ S S S =- ，再根据等边三角形，等腰直角三角形面积的计算方法进行计算即可．【详解】解：如图，当点P 在点D 时，相应的点Q 落在点O ，当点P 移动到点C 时，相应的点Q 在点Q ，CQ 扫过的面积就是COQ 的面积，由题意可知，AOD △、ACQ 都是等边三角形，AO DO AD ∴===AQ CQ AC ====，四边形ABCD 是正方形，AOD △是等边三角形，906030ODC ∴∠=︒-︒=︒，45ACD ∠=︒，OD CD = ，18030752DOC DCO ︒-︒∴∠=∠==︒，754530ACO ∴∠=︒-︒=︒，45607530QCO QCD DCO ∠=∠-∠=︒+︒-︒=︒，ACO QCO ∴∠=∠，AC QC = ，CO CO =，AOC ∴ ≌()SAS QOC ，AO QO ∴=，604515CQO CAO ∠=∠=︒-︒=︒，()3601801530290AOQ ∴∠=︒-︒-︒-︒⨯=︒，即AOQ △是等腰直角三角形，∴线段CQ 所扫过的图形面积()12ACQ AOQ S S S =- 111222⎛=⨯⨯⨯ ⎝3=，故答案为：3．【点睛】本题考查正方形、等边三角形，等腰直角三角形以及全等三角形的判定和性质，掌握正方形、等边三角形，等腰直角三角形以及全等三角形的判定和性质是正确解答的前提．5．如图，点D 是等边ABC 边AB 上的一动点(不与端点重合)，点D 绕点C 引顺时针方向旋转60 得点E ，所得的CDE 边DE 与BC 交于点F ，则CF DE的最小值为．【分析】由旋转的性质得CDE 为等边三角形，由CEF CAD ∽△△得到CF CE CD AC =，即CF CD DE AC =，从而得到当CD 最小时，比值最小，再由“垂线段最短”得到当CD AB ⊥时，CD 值最小，作出对应图形，利用“ACD 是含30︒角的直角三角形”求出CD AC，从而得解．【详解】解：由旋转的性质得：CD CE =，60DCE ∠=︒，CDE ∴ 为等边三角形，DE CD CE ∴==，60A DEC ∠=∠=︒60ACD DCB ∠+∠=︒60DCB ECF ∠+∠=︒ACD ECF∴∠=∠∵60A DEC ∠=∠= ，ACD ECF∠=∠CEF CAD∴ ∽CF CE CD AC ∴=，即CF CD DE AC=AC 为定值，∴当CD 最小时，比值最小．根据“垂线段最短”可知：当CD AB ⊥时，CD 值最小，过点C 作CD AB ⊥于D ，并补全图形如下：ABC 是等边三角形，CD AB ⊥，60ACB ∠=︒∴1302ACD ACB ∠=∠=︒设AC 2a =，则12AD AC a ==∴CD ==，∴此时CF CD DE AC ==即CF DE 的最小值为2．故答案为：2．【点睛】此题考查图形的旋转变化与性质，等边三角形的判定和性质，相似三角形的判定与性质，含30︒角的直角三角形的性质，垂线段最短，理解“垂线段最短”和利用相似三角形的性质将CF DE转化为CD AC 是解题的关键．6．如图，在ACB △中，60ACB ∠=︒，75BAC ∠=︒，12AC =，点D 是边BC 上的一动点，连接AD ，将线段AD 绕点A 按逆时针方向旋转75︒得到线段AE ，连接CE ，则线段CE 长度的最小值是．【答案】/-【分析】过点A 作AF BC ⊥于点F ，在AB 上取点N ，使12AN AC ==，连接DN ，过点N 作点NM BD ⊥于点M ，证明()SAS NAD DAE ≌，求出CE DN =，得出当DN 最小时，CE 最小，根据垂线段最短，得出当点D 与点M 重合时，DN 最小，则CE 最小，求出最小结果即可．【详解】解：过点A 作AF BC ⊥于点F ，在AB 上取点N ，使12AN AC ==，连接DN ，过点N 作点NM BD ⊥于点M ，如图所示：根据旋转可知，AD AE =，75DAE ∠=︒，∵75BAC DAE ==︒∠∠，∴BAC DAC DAE DAC ∠-∠=∠-∠，即NAD CAE =∠∠，∵AN AC =，AD AE =，∴()SAS NAD CAE ≌，∴CE DN =，∴当DN 最小时，CE 最小，∵垂线段最短，∴当点D 与点M 重合时，DN 最小，则CE 最小，∵90AFC ∠=︒，60BCA ∠=︒，∴906030CAF ∠=︒-︒=︒，∴162CF AC ==，∴AF ==，∵45BAF BAC CAF =-=︒∠∠∠，90AFB ∠=︒，∴904545B ∠=︒-︒=︒，∴B BAF ∠=∠，∴BF AF ==∴AB ==∴12BN AB AN =-=-，∵90BMN ∠=︒，45B ∠=︒，∴904545BNM =︒-︒=︒∠，∴B BNM =∠∠，∴BM NM =，∵222BN NM BM =+，∴()22212NM =-，解得：NM =-，∴CE 的最小值为-．故答案为：【点睛】本题主要考查了全等三角形的判定和性质，勾股定理，等腰三角形的判断和性质，直角三角形的性质，垂线段最短，解题的关键是作出辅助线，构造全等三角形，证明CE DN =．7．如图，点A 的坐标为3⎫⎪⎪⎝⎭，点B 是x 轴正半轴上的一点，将线段AB 绕点A 按逆时针方向旋转60︒得到线段AC ．若点C 的坐标为(,4)k ，则k 的值为．【分析】连接BC ，过A 点作AF x ⊥轴于F ，C 作CD x ⊥轴于点D ，CE AF ⊥于点E ，则四边形DCEF 是矩形，根据将线段AB 绕点A 按逆时针方向旋转60︒得到线段AC ，可得ABC 是等边三角形，AB AC BC ==，由点A 的坐标为，(,4)C k ，有AC ==，而BD ==FB ==OF BF BD OD k ++==，可得k =，解方程可得答案．【详解】解：连接BC ，过A 点作AF x ⊥轴于F ，C 作CD x ⊥轴于点D ，CE AF ⊥于点E ，则四边形DCEF 是矩形，如图：∵将线段AB 绕点A 按逆时针方向旋转60︒得到线段AC ，∴AB AC =，60BAC ∠=︒，∴ABC 是等边三角形，∴AB AC BC ==，∵点A 的坐标为，(,4)C k ，，∴3CE k FD =-=，4CD =，3AF =，∴1AE EF AF CD AF =-=-=，∴AC BC AB ====，在Rt BCD 中，BD =，在Rt AFB 中，FB =∵OF BF BD OD k ++==，∴3k =，设k x =x =，化简变形得：42346490x x -=-，解得21x =-（舍去）或2493x =，∴3x =或3x =-（不符合题意，舍去），∴k ，∴k =，．【点睛】本题考查直角坐标系中的旋转变换，解题的关键是熟练应用勾股定理，用含k 的代数式表示相关线段的长度．8．如图，在边长为6的等边ABC 中，直线AD BC ⊥，E 是AD 上的一个动点连接EC ，将线段EC 绕点C 逆时针方向旋转60︒得到FC ，连接DF ，则点E 运动过程中，DF 的最小值是．【答案】32【分析】取线段AC 的中点G ，连接EG ，根据等边三角形的性质可得出CD CG =以及FCD ECG Ð=Ð，由旋转的性质可得出EC FC =，由此即可利用全等三角形的判定定理SAS 证出FCD ≌ECG ，进而即可得出DF GE =，再根据点G 为AC 的中点，即可得出EG 的最小值，此题得解．【详解】解：取线段AC 的中点G ，连接EG ，如图所示．ABC 为等边三角形，6AC BC ==，且AD 为ABC 的对称轴，132CD CG AB ∴===，60ACD ∠=︒，60ECF =︒∠ ，FCD ECG \Ð=Ð．FCD ∴ ≌()ECG SAS ，DF GE ∴=．当EG BC ∥时，EG 最小，点G 为AC 的中点，∴此时1133222EG DF CD ===⨯=．故答案为：32．【点睛】本题考查了等边三角形的性质以及全等三角形的判定与性质，解题的关键是通过全等三角形的性质找出DF GE =．9．如图，在ABC ∆中，90ACB ︒∠=，点D 在BC 边上，5BC =，2CD =，点E 是边AC 所在直线上的一动点，连接DE ，将DE 绕点D 顺时针方向旋转60︒得到DF ，连接BF ，则BF 的最小值为．【答案】72【分析】当E 与点C 重合时，点F 与等边三角形CDG 的点G 重合，当点F 开始运动时，△ECD ≌△FGD ，故点F 在线段GF 上运动，根据垂线段最短原理，当BF ⊥GF 时，BF 有最小值，根据直角三角形的性质计算即可．【详解】当E与点C重合时，点F与等边三角形CDG的点G重合，∵DE绕点D顺时针方向旋转60 得到DF，∴△DEF是等边三角形，∴∠GDC=∠FDE=60°，ED=FD，∴∠GDC-∠GDE=∠FDE-∠GDE，∴∠EDC=∠FDG，∵△DEF是等边三角形，∴CD=GD，∴△ECD≌△FGD，∴EC=GF，∠ECD=∠FGD=90°，∴点F在线段GF上运动，根据垂线段最短原理，当BF⊥GF时，BF有最小值，如图，当旋转到BF∥DG 时,BF⊥GF，垂足为F，过点D作DH⊥BF，垂足为H，∵∠FGD=90°，∴四边形FGDH是矩形，∴∠GDH=90°，GD=FH=2，∵∠GDC=60°，∴∠BDH=30°，∵BD=BC-CD=5-2=3，∴BH=1232 BD=，∴BF=FH+BH=2+32=72，故答案为：7 2．【点睛】本题考查了等边三角形的判定和性质，矩形的判定和性质，垂线段最短，直角三角形的性质，熟练掌握等边三角形的判定，灵活运用直角的判定和直角三角形的性质是解题的关键．10．如图，正方形ABCD的边长为4，E为BC上一点，且1BE=，F为AB边上的一个动点，连接EF，将EF 烧点E顺时什旋转60°得到EG，连接CG，则CG的最小值为．【答案】5 2【分析】由题意分析可知，点F为主动点，G为从动点，所以以点E为旋转中心构造全等关系，得到点G 的运动轨迹，之后通过垂线段最短构造直角三角形获得CG最小值．【详解】解：由题意可知，点F是主动点，点G是从动点，点F在线段上运动，点G也一定在直线轨迹上运动，将△EFB绕点E旋转60°，使EF与EG重合，得到△EBH为等边三角形，△EBF≌△EHG，∴∠EHG=∠ABC=90°，HE=BE=1，∠BEH=60°，∴点G在垂直于HE的直线HN上．作CM⊥HN，则CM即为CG的最小值，作EP⊥CM，可知四边形HEPM为矩形，∴∠CEP=180°-60°-90°=30°，∴CP=12CE=12×(4-1)=32，则CM=MP+CP=35122 HE PC+=+=，即CG的最小值为5 2．故答案为5 2．【点睛】本题考查了旋转的性质，线段最值问题，全等三角形的性质，正方形的性质，矩形的判定与性质，含30°角的直角三角形的性质，以及垂线段最短等知识，分清主动点和从动点，通过旋转构造全等，从而判断出点G的运动轨迹，是本题的关键，之后运用垂线段最短，构造图形计算，是极值问题中比较典型的类型．11．如图，△ABC是边长为4的等边三角形，点D是AB上异于A，B的一动点，将△ACD绕点C逆时针旋转60°得△BCE，则旋转过程中△BDE周长的最小值【答案】．【分析】由旋转的性质得到BE=AD，于是得到C△DBE=BE+DB+DE=AB+DE=4+DE，根据等边三角形的性质得到DE=CD ，由垂线段最短得到当CD ⊥AB 时，△BDE 的周长最小，于是得到结论．【详解】∵将△ACD 绕点C 逆时针方向旋转60°得到△BCE ，∴∠DCE=60°，DC=EC ，∴△CDE 是等边三角形，由旋转的性质得，BE=AD ，∴C △DBE =BE+DB+DE=AB+DE=4+DE ，∵△CDE 是等边三角形，∴DE=CD ，∴C △DBE =CD+4，由垂线段最短可知，当CD ⊥AB 时，△BDE 的周长最小，此时，∴△BDE 的最小周长，故答案为．【点睛】本题考查了旋转的性质，等边三角形的判定和性质，三角形周长的计算，熟练掌握旋转的性质是解题的关键．12．如图，在ABC 中，8AC BC ==，60BCA ∠= ，直线AD BC ⊥，E 是AD 上的一个动点，连接EC ，将线段EC 绕点C 按逆时针方向旋转60 得到FC ，连接DF ，则点E 运动过程中，DF 的最小值是．【答案】2【分析】根据题意取线段AC 的中点G ，连接EG ，根据等边三角形的性质以及角的计算即可得出CD=CG 以及∠FCD=∠ECG ，由旋转的性质可得出EC=FC ，由此即可利用全等三角形的判定定理SAS 证出△FCD ≌△ECG ，进而即可得出DF=GE ，再根据点G 为AC 的中点，即可得出EG 的最小值．【详解】取线段AC 的中点G ，连接EG，如图所示．8AC BC == ，60BCA ∠= ，ABC ∴为等边三角形，且AD 为ABC 的对称轴，142CD CG AB ∴===，60ACD ∠= ，60ECF ∠= ，FCD ECG ∴∠=∠．在FCD 和ECG 中，FC EC FCD ECG DC GC =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩，FCD ∴ ≌()ECG SAS ，DF GE ∴=．当//EG BC 时，EG 最小，点G 为AC 的中点，∴此时11224EG DF CD BC ====．故答案为2．【点睛】本题考查了等边三角形的性质以及全等三角形的判定与性质，解题的关键是通过全等三角形的性质找出.DF GE =本题属于中档题，难度不大，解决该题型题目时，根据全等三角形的性质找出相等的边是关键．13．如图，等边△AOB 的边长为4，点P 从点O 出发，沿OA 以每秒1个单位的速度向点A 匀速运动，当点P 到达点A 时停止运动，设点P 运动的时间是t 秒．将线段BP 的中点绕点P 按顺时针方向旋转60°得点C ，点C 随点P 的运动而运动，连接CP 、CA ．在点P 从O 向A 运动的过程中，当△PCA 为直角三角形时t 的值为.【答案】2或83【详解】如图（1）过点P 作PD ⊥OB 于点D ，过C 作CE ⊥OA 于E ，∴∠PDO=∠PEC=90°，∵∠O=60°，∴∠OPD=30°，∴OD=12t ，∴BD=4-12t ，，∵线段BP 的中点绕点P 按顺时针方向旋转60°得点C ，∴∠BPC=60°，BP=2PC ，∵∠OPD=30°，∴∠BPD+∠CPE=90°，∴∠DBP=∠CPE ，∴△PCE ∽△BPD ，∴CE PE PC PD BD PB==，11242PE t ==-，∴，PE=2-14t ，OE=2+34t ，如图（2）当∠PCA=90度时，作CF ⊥PA ，∴△PCF ∽△ACF ，∴△PCF ∽△ACF ，∴PF CF CF AF =，∴CF 2=PF•AF ，∵PF=2-14t ，AF=4-OF=2-34t ，，）2=（2-14t ）（=2-34t ），∴t=2，这时P 是OA 的中点；如图（3）当∠CAP=90°时，此时OA=OE ，∴2+34t=4，∴t=83，故答案为2或83.【点睛】本题考查了相似三角形的判定与性质，勾股定理的运用，等边三角形的性质，直角三角形的性质，旋转的性质等，正确地添加辅助线，求出OE 的长是解题的关键.二、解答题14．在平面直角坐标系中，A （a ，0）、B （b ，0），且a ，b 满足26930a a b -+++=，C 、D 两点分别是y 轴正半轴、x 轴负半轴上的两个动点；（1）如图1，若C （0，4），求△ABC 的面积；（2）如图1，若C （0，4），BC =5，BD=AE ，且∠CBA=∠CDE ，求D 点的坐标；（3）如图2，若∠CBA =60°，以CD 为边，在CD 的右侧作等边△CDE ，连接OE ，当OE 最短时，求A ，E 两点之间的距离．【答案】（1）△ABC 的面积为12；（2）D 点的坐标为（-2，0）；（3）A ，E 两点之间的距离为32【分析】（1）利用完全平方式和绝对值的性质求出a ，b ，然后确定A 、B 两点坐标，从而利用三角形面积公式求解即可；（2）根据题意判断出CBD DAE △≌△，从而得到CB AD =，然后利用勾股定理求出CB ，及可求出结论；（3）首先根据“双等边”模型推出DCB ECA ≌，得到120DBC EAC ∠=∠=︒，进一步推出AE BC ∥，从而确定随着D 点的运动，点E 在过点A 且平行于BC 的直线PQ 上运动，再根据点到直线的最短距离为垂线段的长度，确定OE 最短时，各点的位置关系，最后根据含30°角的直角三角形的性质求解即可．【详解】解：（1）∵26930a a b -+++=，∴()2330a b -++=，由非负性可知，3030a b -=⎧⎨+=⎩，解得：33a b =⎧⎨=-⎩，∴()3,0A ，()3,0B -，()336AB =--=，∵()0,4C ，∴4OC =，∴11641222ABC S AB OC ==⨯⨯= ；（2）由（1）知()3,0A ，()3,0B -，∴OA OB =，∵OC AB ⊥，∴90AOC BOC ∠=∠=︒，在AOC 和BOC 中，OA OB AOC BOC OC OC =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩∴()AOC BOC SAS △≌△，∴CBO CAO ∠=∠，∵CDA CDE ADE BCD CBA ∠=∠+∠=∠+∠，CBA CDE ∠=∠，∴ADE BCD ∠=∠，在BCD △和ADE V 中，BCD ADE CBD DAE BD AE ∠=∠⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩∴()BCD ADE AAS ≌，∴CB AD =，∵()3,0B -，()0,4C ，∴3OB =，4OC =，∴5BC ==，∴5AD BC ==，∵()3,0A ，∴()2,0D -；（3）由（2）可知CB =CA ，∵∠CBA =60°，∴△ABC 为等边三角形，∠BCA =60°，∠DBC =120°，∵△CDE 为等边三角形，∴CD =CE ，∠DCE =60°，∵∠DCE =∠DCB +∠BCE ，∠BCA =∠BCE +∠ECA ，∴∠DCB =∠ECA ，在△DCB 和△ECA 中，CD CE DCB ECA CB CA =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩∴()DCB ECA SAS ≌，∴120DBC EAC ∠=∠=︒，∵12060180EAC ACB ∠+∠=︒+︒=︒，∴AE BC ∥，即：随着D 点的运动，点E 在过点A 且平行于BC 的直线PQ 上运动，∵要使得OE 最短，∴如图所示，当OE ⊥PQ 时，满足OE 最短，此时∠OEA =90°，∵120DBC EAC ∠=∠=︒，60CAB ∠=︒，∴60OAE EAC CAB ∠=∠-∠=︒，30AOE ∠=︒，∵()3,0A ，∴3OA =，∴1322AE OA ==，∴当OE 最短时，A ，E 两点之间的距离为32．【点睛】本题考查坐标与图形，全等三角形的判定与性质，等腰三角形和等边三角形的判定与性质等，理解平面直角坐标系中点坐标的特征，掌握等腰或等边三角形的性质，熟练使用全等三角形的判定与性质是解题关键．15．在▱ABCD中，∠ABC＝60°，AB＝4，BC＝6．点E'在BC边上且BE'＝4，将B E'绕点B逆时针旋转a°得到BE（0°＜a＜180°）．(1)如图1，当∠EBA＝90°时，求S△BCE；(2)如图2，在旋转过程中，连接CE，取CE中点F，作射线BF交直线AD于点G．①求线段BF的取值范围；②当∠EBF＝120°时，求证：BC﹣DG＝2BF；(3)如图3．当∠EBA＝90°时，点S为线段BE上一动点，过点E作EM⊥射线AS于点M，N为AM中点，直接写出BN的最大值与最小值．=6；【答案】(1)S△BCE(2)①1＜BF＜5；②证明见解答；(3)BNBN的最大值为【分析】（1）如图1，过点E 作EF ⊥BC 交CB 的延长线于点F ，根据题意求得∠EBF =180°-∠EBA -∠ABC =180°-90°-60°=30°，再根据特殊直角三角形的性质进而求得BC 上的高EF =2，代入面积公式算出结果；（2）①如图，在线段FG 上截取FK =BF ，连接EK 、CK ，可证得四边形BCKE 是平行四边形，得出：BE =CK =BE '=4，BC =6，再运用三角形三边关系即可求得答案；②可证△EKB ≌△BGA （AAS ），得出BK =AG ，由AG =AD -DG ，即可推出结论；（3）连接AE ，取AE 的中点P ，PA 的中点Q ，连接BP 、NP 、NQ 、BQ ，可证△ABE 是等腰直角三角形，得出：AE AB P 是AE 的中点，可得：BP ⊥AE ，且BP =AP =EP ，利用勾股定理得BQ，当B 、Q 、N 三点共线时，BN 的最小值=BQ -NQ，当点S 与点E 重合时，EM =0，PN =0，此时，BN 的最大值=BP 【详解】（1）解：如图1，过点E 作EH ⊥BC 交CB 的延长线于点H ，∴∠EHC =90°，∵∠ABC =60°，∠EBA =90°，∴∠EBH =180°-∠EBA -∠ABC =180°-90°-60°=30°，∵点E '在BC 边上且BE '=4，将B E '绕点B 逆时针旋转α°得到BE ，∴BE =B E '=4，∴EH =12BE =12×4=2，又∵BC =6，∴S △BCE =12BC •EH =12×6×2=6；（2）解：①如图，在线段FG 上截取FK =BF ，连接EK 、CK ，∵EF=FC，BF=FK，∴四边形BCKE是平行四边形，∴BE=CK=BE'=4，BC=6，在△BCK中，BC-CK＜BK＜BC+CK，∴6-4＜BK＜6+4，即2＜2BF＜10，∴1＜BF＜5；②证明：∵四边形ABCD是平行四边形，且∠ABC=60°，AB=4，∴∠A=180°-∠ABC=180°-60°=120°，AD∥BC，AD=BC，BE=AB，∵∠EBF=120°，即∠EBK=120°，∴∠EBK=∠A，∵EK∥BC，∴EK∥AD，∴∠EKB=∠BGA，在△EKB和△BGA中，EKB BGAEBK ABE AB∠=∠⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩，∴△EKB≌△BGA（AAS），∴BK=AG，由①知：BK=2BF，又∵AG=AD-DG，∴2BF =BC -DG ；（3）解：连接AE ，取AE 的中点P ，PA 的中点Q ，连接BP 、NP 、NQ 、BQ ，∵∠ABE =90°，AB =BE =4，∴△ABE 是等腰直角三角形，∴AE ，∵点P 是AE 的中点，∴BP ⊥AE ，且BP =AP =EP ，∵N 是AM 的中点，P 是AE 的中点，∴PN 是△AEM 的中位线，∴PN ∥EM ，∴∠ANP =∠AME =90°，∵点Q 是AP 的中点，∴QN =PQ =12AP在Rt △BPQ 中，BQ =当B 、Q 、N 三点共线时，BN 的最小值=BQ -NQ 当点S 与点E 重合时，EM =0，PN =0，此时，BN 的最大值=BP 【点睛】本题是几何变换综合题，主要考查了旋转的性质，平行四边形的性质，等腰直角三角形的性质，全等三角形的判定与性质，三角形中位线定理及勾股定理等知识，解题的关键是灵活运用所学知识解决问题．16．如图，线段AB ＝10cm ，C 是线段AB 上的一个动点（不与A 、B 重合），在AB 上方分别以AC 、BC 为边作正△ACD 和正△BCE ，连接AE ，交CD 于M ，连接BD ，交CE 于N ，AE 、BD 交于H ，连接CH .(1)求sin ∠AHC ；(2)连接DE ，设AD ＝x ，DE ＝y ，求y 与x 之间的函数关系式；(3)把正△BCE 绕C 顺时针旋转一个小于60°的角，在旋转过程中H 到△DCE 的三个顶点距离和最小，即HC +HD +HE 的值最小，HC +HD +HE 的值总等于线段BD 的长.若AC ＝，旋转过程中某一时刻2AH ＝3DH ，此刻△ADH 内有一点P ，求PA +PD +PH 的最小值.【答案】(1)2；(2)y0＜x ＜10）；【分析】（1）过点C 作CT ⊥AE 于点T ，CR ⊥BD 于点R ，先证△ACE ≌△DCB 得∠CAM ＝∠HDM ，由直角三角函数可得sin sin ＝CT CA CAM CD HDM CR ∠=∠= ，从而得CH 平分∠AHB ，进而求得∠AHC ＝∠BHC ＝60°即可求解；（2）如图2中，如图，过点D 作DP ⊥CE 于点P ，先由三角函数求得CP ＝12CD ＝12x ，DP ＝2x ，又由AB ＝10cm ，得CE ＝CB ＝（10﹣x ）cm ，进而得PE ＝|10﹣x ﹣12x |＝|10﹣32x |，最后由勾股定理即可求得y 与x 之间的函数关系式；（3）如图3中，以AD 为边向外作等边△ADW ，连接WH ，由题意WH 是PA +PD +PH ．过点D 作DS ⊥AH 于H ，过点W 作WG ⊥AD 于点G ，过点H 作HK ⊥AD 于K ，过点W 作WQ ⊥HK 于点Q ．假设AH ＝3k ，DH ＝2k ，由勾股定理得AH ＝6，DH ＝4，DSHKDKWQ ＝KGGW ＝KWHQWH 的长即PA +PD +PH 的最小值．【详解】（1）解：过点C 作CT ⊥AE 于点T ，CR ⊥BD 于点R．∵△ADC ，△ECB 都是等边三角形，∴CA ＝CD ，CE ＝CB ，∠ACD ＝∠ECB ＝60°，∴∠ACE ＝∠DCB ，在△ACE 和△DCB 中，CA CD ACE DCB CE CB =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩，∴△ACE ≌△DCB （SAS ），∴∠CAM ＝∠HDM ，∵CT ⊥AE ，CR ⊥BD ，∴sin sin ＝CT CA CAM CD HDM CR ∠=∠= ，∴CH 平分∠AHB ，∵∠AMC ＝∠DMH ，∴∠AHM ＝∠ACM ＝60°，∴∠AHC ＝∠BHC ＝60°，∴sin ∠AHC ＝2；（2）解：如图2中，如图，过点D 作DP ⊥CE 于点P ．∵AC ＝CD ＝x （cm ），∠DCE ＝60°，∴CP ＝12CD ＝12x ，DP ，∵AB ＝10cm ，∴BC ＝AB ﹣AC ＝（10﹣x ）cm ，∴CE ＝CB ＝（10﹣x ）cm ，∴PE ＝|10﹣x ﹣12x |＝|10﹣32x |，∴y ＝DE （0＜x ＜10）；（3）解：如图3中，以AD 为边向外作等边△ADW ，连接WH ，由题意WH 是PA +PD +PH ．过点D 作DS ⊥AH 于H ，过点W 作WG ⊥AD 于点G ，过点H 作HK ⊥AD 于K ，过点W 作WQ ⊥HK 于点Q ．∵2AH ＝3DH ，∴可以假设AH ＝3k ，DH ＝2k ，∵∠DHS ＝60°，DS ⊥AH ，∴SH ＝12DH ＝k ，DS ，AM ＝2k ，∵AD 2＝AS 2+DS 2，∴（）2＝（2k ）2+）2，∴k ＝2（负根已经舍弃），∴AH ＝6，DH ＝4，DS∵12•AH •DS ＝12•AD •HK ，∴HK ＝7，DK 7，∵AG ＝DG WQKG 是矩形，∴WQ ＝KG GW ＝KW∴HQ ＝KH +KQ ＝7，∴WH ＝∴PA +PD +PH 的最小值为【点睛】本题考查了等边三角形的性质，全等三角形的判定和性质，解直角三角形等知识，添加常用辅助线，构造直角三角形解决问题是解本题的关键．17．在学习了图形的旋转知识后，某数学兴趣小组对教材中有关图形旋转的问题进行了进一步探究．（1）问题梳理，问题呈现：如图1，点D 在等边ABC 的边BC 上，过点C 画AB 的平行线l ，在l 上取CE BD =，连接AE ，则在图1中会产生一对旋转图形．请结合问题中的条件，证明：ABD ACE ≌△△；（2）初步尝试：如图2，在ABC 中，AB AC =，点D 在BC 边上，且BD DC <，将ABD △沿某条直线翻折，使得AB 与AC 重合，点D 与BC 边上点F 重合，再将ACF △沿AC 所在直线翻折，得到ACE △，则在图2中会产生一对旋转图形．若30BAC ∠=︒，6AD =，连接DE ，求ADE V 的面积；（3）深入探究：如图3，在ABC 中，60ACB ∠=︒，75BAC ∠=︒，6AC =，点D 是边BC 上的任意一点，连接AD ，将线段AD 绕点A 按逆时针方向旋转75°，得到线段AE ，连接CE ，求线段CE 长度的最小值．【答案】（1）见解析；（2）9；（3）【分析】（1）根据△ABC 是等边三角形，可得AB ＝AC ，∠BAC ＝∠B ＝60°，进而利用SAS 可证明△ABD ≌△ACE ．（2）如图2，过点E 作EH ⊥AD 于H ，由翻折可得△ACE ≌△ABD ≌△ACF ，可得AE ＝AD ＝6，EH ＝3，再运用S △ADE ＝12×AD ×EH ，即可求得答案．（3）如图3中，在AB 上截取AN ＝AC ，连接DN ，作NH ⊥BC 于H ，作AM ⊥BC 于M ．利用SAS 证明△EAC ≌△DAN ，推出当DN 的值最小时，EC 的值最小，求出HN 的值即可解决问题．【详解】（1）如图1，∵△ABC 是等边三角形，∴AB ＝AC ，∠BAC ＝∠B ＝60°，∵CE ∥AB ，∴∠ACE ＝∠BAC ＝60°，∴∠B ＝∠ACE ，在△ABD 和△ACE 中，AB AC B ACE BD CE =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩，∴△ABD ≌△ACE （SAS ）；（2）如图2，过点E 作EH ⊥AD 于H，∵由翻折可得：△ACF ≌△ABD ，△ACE ≌△ACF ，∴△ACE ≌△ABD ≌△ACF ，∴AE ＝AD ＝6，∠CAE ＝∠BAD ，∴∠DAE ＝∠BAC ＝30°，∵EH ⊥AD ，∴EH ＝12AE ＝3，∴S △ADE ＝12×AD ×EH ＝12×6×3＝9；（3）如图3中，在AB 上截取AN ＝AC ，连接DN ，作NH ⊥BC 于H ，作AM ⊥BC 于M．∵∠CAB ＝∠DAE ，∴∠EAC ＝∠DAN ，∵AE ＝AD ，AC ＝AN ，∴△EAC ≌△DAN （SAS ），∴CE ＝DN ，∴当DN 的值最小时，EC 的值最小，在Rt △ACM 中，∵∠ACM ＝60°，AC ＝6，∴30CAM ∠=︒,∴132CM AC ==,∴AM∵∠MAB ＝∠BAC −∠CAM ＝75°−30°＝45°，∴AMB 为等腰直角三角形，∴AB=，∴NB ＝AB −AN ＝−6，在Rt △NHB 中，∵∠B ＝45°，∴NBH △为等腰直角三角形，∴NH根据垂线段最短可知，当点D 与H 重合时，DN 的值最小，∴CE 的最小值为．【点睛】本题属于几何变换综合题，考查了全等三角形的判定和性质，等腰三角形的性质，垂线段最短等知识，解题的关键是学会添加常用辅助线，构造全等三角形解决问题，学会利用垂线段最短解决最值问题，属于中考压轴题．18．（一）发现探究在△ABC中AB＝AC，点P在平面内，连接AP并将线段AP绕点A顺时针方向旋转与∠BAC相等的角度，得到线段AQ，连接BQ；【发现】如图1如果点P是BC边上任意一点，则线段BQ和线段PC的数量关系是；【探究】如图2，如果点P为平面内任意一点．前面发现的结论是否仍然成立？若成立，请给予证明；若不成立，请说明理由．请仅以图2所示的位置关系加以证明（或说明）；（二）拓展应用【应用】如图3，在△DEF中，DE＝6，∠EDF＝60°，∠DEF＝90°，P是线段EF上的任意一点连接DP，将线段DP绕点D顺时针方向旋转60°，得到线段DQ，连接EQ请求出线段EQ长度的最小值．【答案】【发现】BQ＝PC；【探究】BQ＝PC仍然成立，证明见解析；【应用】线段EQ长度的最小值为3．【分析】[发现]先判断出∠BAQ＝∠CAP，进而用SAS判断出△BAQ≌△CAP，即可得出结论；[探究]结论BQ＝PC仍然成立，理由同【发现】的方法；[应用]在DF上取一点H，使DH＝DE，连接PH，过点H作HM⊥EF于M，构造出△DEQ≌△DHP，得出EQ＝HP，当HP⊥EF（点P和点M重合）时，EQ最小，求HM即可．【详解】[发现]由旋转知，AQ＝AP，∵∠PAQ＝∠BAC，∴∠PAQ﹣∠BAP＝∠BAC﹣∠BAP，∴∠BAQ＝∠CAP，∵AB＝AC，∴△BAQ≌△CAP（SAS），∴BQ＝CP，故答案为：BQ＝PC；【探究】结论：BQ＝PC仍然成立，理由：由旋转知，AQ＝AP，∵∠PAQ＝∠BAC，∴∠PAQ﹣∠BAP＝∠BAC﹣∠BAP，∴∠BAQ＝∠CAP，∵AB＝AC，∴△BAQ≌△CAP（SAS），∴BQ＝CP，【应用】如图3，在DF上取一点H，使DH＝DE，连接PH，过点H作HM⊥EF于M，由旋转知，DQ＝DP，∠PDQ＝60°，∵∠EDF＝60°，∴∠PDQ＝∠EDF，∴∠EDQ＝∠HDP，∴△DEQ≌△DHP（SAS），∴EQ＝HP，求EQ最小，就是求HP最小，当HP⊥EF（点P和点M重合）时，HP最小，最小值为HM，∵∠EDF＝60°，∠DEF＝90°，∴∠F＝30°，∵DE＝6，∴DF＝2DE＝12，∵DH＝DE=6，∴FH＝6，∵∠F＝30°，∴HM=3．线段EQ长度的最小值为3．．【点睛】此题是几何变换综合题，主要考查了旋转的性质，全等三角形的判定和性质，含30°角的直角三角形的性质，恰当的作辅助线，把所求线段转化为与动点P有关的线段，根据垂线段最短确定线段位置是解本题的关键．。
瓜豆原理【模型专题】(含答案解析)
∴OA=AB，
又∵CM=CB，
∴AC= OM，
∴当OM最小时，AC最小，
∴当M运动到M′时，OM最小，
此时AC的最小值= OM′= （OP﹣PM′）= ．
考点：1、点与圆的位置关系；2、坐标与图形性质；3、三角形中位线定理
变式1－6：
7.如图，在等腰Rt△ABC中，AC＝BC＝ ，点P在以斜边AB为直径的半圆上，M为PC的中点，当点P沿半圆从点A运动至点B时，点M运动的路径长为________．
变式1－5：
6.如图，点P（3，4），⊙P半径为2，A（2.8，0），B（5.6，0），点M是⊙P上的动点，点C是MB的中点，则AC的最小值是________．
【答案】 ##1.5
【解析】
【分析】
【详解】如图，连接OP交⊙P于M′，连接OM．
∵点P（3，4），A（2.8，0），B（5.6，0），
∴OP= ，AO=2.8，OB=5.6，
【详解】解：如图，连接DO，将线段DO绕点D逆时针旋转90°得DM，连接OF，FM，OM，
∵∠EDF＝∠ODM＝90°，
∴∠EDO＝∠FDM，
∵DE＝DF，DO＝DM，
∴△EDO≌△FDM（SAS），
∴FM＝OE＝2，
∵正方形ABCD中，AB＝2 ，O是BC边的中点，
∴OC＝ ，
∴OD＝ ＝5，
∴OM＝ ＝5 ，
3.如图，在Rt△ABC中，∠ACB＝90°，AC＝8，BC＝6，D是以点A为圆心，4为半径的圆上一点，连接BD，M为BD的中点，则线段CM长度的最大值（ ）
A.14B.7C.9D.6
【答案】B
【解析】
【分析】作AB的中点E，连接EM、CE、AD，根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半以及三角形的中位线定理求得CE和EM的长，然后在 中根据三边关系即可求解．
初中数学几何模型之圆弧轨迹型瓜豆原理专题含参考答案
初中数学几何模型之圆弧轨迹型瓜豆原理专题一．模型介绍运动轨迹为圆弧型的瓜豆原理模型构造(1)如图，P 是圆O 上一个动点，A 为定点，连接AP ，Q 为AP 中点．Q 点轨迹是？(2)如图，△APQ 是直角三角形，∠PAQ =90°且AP =k ⋅AQ ，当P 在圆O 运动时，Q 点轨迹是？解决方法如图，连接AO ，取AO 中点M ，任意时刻，均有△AMQ ∽△AOP ，OM OP =AQ AP =12,则动点Q 是以M 为圆心，MQ 为半径的圆。
如图，连结AO ，作AM ⊥AO ，AO :AM =k :1；任意时刻均有△APO ∽△AQM ，且相似比为k 。
则动点Q 是以M 为圆心，MQ 为半径的圆。
【最值原理】动点的轨迹为定圆时，可利用：“一定点与圆上的动点距离最大值为定点到圆心的距离与半径之和，最小值为定点到圆心的距离与半径之差”的性质求解。
二．例题讲解1如图，M 是正方形ABCD 边CD 的中点，P 是正方形内一点，连接BP ，线段BP 以B 为中心逆时针旋转90°得到线段BQ ，连接MQ ．若AB =4，MP =1，则MQ 的最小值为．2如图，点A 、B 的坐标分别为A (2，0)、B (0，2)，点C 为坐标平面内一点，BC =1，点M 为线段AC 的中点，连接OM ，则OM 最长为()A.32B.52C.2D.3三．巩固练习1如图，在△ABC 中，∠B =45°，AC =2，以AC 为边作等腰直角△ACD ，连BD ，则BD 的最大值是()A.10-2B.10+3C.22D.10+22正方形ABCD 中，AB =4，点E 、F 分别是CD 、BC 边上的动点，且始终满足DE =CF ，DF 、AE 相交于点G ．以AG 为斜边在AG 下方作等腰直角△AHG 使得∠AHG =90°，连接BH ．则BH 的最小值为()A.25-2B.25+2C.10-2D.10+23如图，点A 的坐标为(4，3)，AB ⊥x 轴于点B ，点C 为坐标平面内一点，OC =2，点D 为线段AC 的中点，连接BD ，则BD 的最大值为()A.3B.72C.352D.254如图，点M 坐标为(0，2)，点A 坐标为(2，0)，以点M 为圆心，MA 为半径作⊙M ，与x 轴的另一个交点为B ，点C 是⊙M 上的一个动点，连接BC ，AC ，点D 是AC 的中点，连接OD ，当线段OD 取得最大值时，点D 的坐标为()A.(0，1+2)B.(1，1+2)C.(2，2)D.(2，4)5如图，点A的坐标为(-3，3)，点P的坐标为(1，0)，点B的坐标为(-1，0)，⊙A的半径为1，C为圆上一动点，Q为BC的中点，连接PC，OQ，则OQ长的最大值为()A.5B.2.5C.6D.36如图，在正方形ABCD中，AB=2，点P是对角线AC上一动点(不与A，C重合)，连接PD，PB．过点D作DE⊥DP，且DE=DP，连接PE，CE．①∠APB=∠CDE；②PE的长度最小值为2；③PC2+CE2=2DE2；④CE+CP=22．以上判断，正确的有()A.1个B.2个C.3个D.4个7如图，点A，C，N的坐标分别为(-2，0)，(2，0)，(4，3)，以点C为圆心、2为半径画⊙C，点P在⊙O上运动，连接AP，交⊙C于点Q，点M为线段QP的中点，连接MN，则线段MN的最小值为．8如图，在四边形ABCD中，∠ABC=∠BAD=90°，AB=5，AD=4，AD<BC，点E在线段BC上运动，点F在线段AE上，∠ADF=∠BAE，则线段BF的最小值为 29-．9如图正方形ABCD 的边长是8，点E 是BC 边的中点，连接DE ，点F 是线段DE 上的一个动点，连接BF ，点G 是线段BF 的中点，则线段AG 的最小值为2 ．10如图，在矩形ABCD 中，已知AB =3，BC =4，点P 是BC 边上一动点(点P 不与点B ，C 重合)，连接AP ，作点B 关于直线AP 的对称点M ，连接CM ，则CM 的最小值为．11如图，点G 是△ABC 内的一点，且∠BGC =120°，△BCF 是等边三角形．若BC =3，则FG 的最大值为3 ．12在△ABC 中，∠ABC =90°，AB =2，BC =3．点D 为平面上一个动点，∠ADB =45°，则线段CD 长度的最小值为 5-2．13如图，点P (3，4)，⊙P 半径为2，A (2.8，0)，B (5.6，0)，点M 是⊙P 上的动点，点C 是MB 的中点，则AC 的最小值是()A.1.4B.52C.32D.2.614如图，已知△ABC 中，AB =AC ，∠BAC =90°，点D 是△ABC 所在平面内一点，连接AD ，BD ，CD ．(1)如图1，点D在BC上，AD=10，且tan∠CAD=13，求△ABD的面积；(2)如图2，点D为△ABC内部一动点，将线段BD绕点B逆时针旋转90°得到线段BF，连接CF，点G是线段CD的中点，连接AG，猜想线段AG，CF之间存在的位置关系和数量关系，并证明你的猜想；(3)如图3，点C关于直线AB的对称点为点C′．连接AC'，BC'，点D为△ABC′内部一动点，连接C'D．若∠BDC=90°，且BC=8，当线段C'D最短时，直接写出△ACD的面积．15阅读理解：(1)【学习心得】学习完“圆”这一章内容后，有一些几何问题，如果添加辅助圆，可以使问题变得容易．我们把这个过程称为“化隐圆为显圆”．这类题目主要是两种类型．①类型一，“定点+定长”：如图1，在△ABC中，AB=AC，∠BAC=52°，D是△ABC外一点，且AD= AC，求∠BDC的度数．解：由于AB=AC=AD，根据圆的定义可知，点B、C、D一定在以点A(定点)为圆心，AB(定长)为半径的⊙A上，则∠BAC是BC所对的圆心角，而∠BDC是BC所对的圆周角，从而可容易得到∠BDC=．②类型二，“定角+定弦”：如图2，Rt△ABC中，AB⊥BC，AB=12，BC=8，P是△ABC内部的一个动点，且满足∠PAB=∠PBC，求线段CP长的最小值．解：∵∠ABC=90°，∴∠ABP+∠PBC=90°．∵∠PAB=∠PBC，∴∠BAP+∠ABP=90°．∴∠APB=90°．(定角)∴点P在以AB(定弦)为直径的⊙O上．又∵点P在△ABC内部，∴点P在弧BM上(不包括点B、点M)，(如图5)请完成后面的过程．(2)【问题解决】如图3，在矩形ABCD中，已知AB=3，BC=4，点P是BC边上一动点(点P不与B，C重合)，连接AP，作点B关于直线AP的对称点M，则线段MC的最小值为．(3)【问题拓展】如图4，在正方形ABCD中，AD=6，动点E，F分别在边DC，CB上移动，且满足DE=CF．连接AE和DF，交于点P．点E从点D开始运动到点C时，点P也随之运动，点P的运动路径长为．初中数学几何模型之圆弧轨迹型瓜豆原理专题一．模型介绍运动轨迹为圆弧型的瓜豆原理模型构造(1)如图，P 是圆O 上一个动点，A 为定点，连接AP ，Q 为AP 中点．Q 点轨迹是？(2)如图，△APQ 是直角三角形，∠PAQ =90°且AP =k ⋅AQ ，当P 在圆O 运动时，Q 点轨迹是？解决方法如图，连接AO ，取AO 中点M ，任意时刻，均有△AMQ ∽△AOP ，OM OP =AQ AP =12,则动点Q 是以M 为圆心，MQ 为半径的圆。
中考数学专题：瓜豆原理解析
A
Q
P
O
【分析】观察动图可知点 Q 轨迹是个圆，而我们还需确定的是此圆与圆 O 有什么关系？
考虑到 Q 点始终为 AP 中点，连接 AO，取 AO 中点 M，则 M 点即为 Q 点轨迹圆圆心，半 径 MQ 是 OP 一半，任意时刻，均有△AMQ∽△AOP，QM:PO=AQ:AP=1:2．
此类问题的必要条件：两个定量 主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠PAQ 是定值）； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ 是定值）．
Q
α A
P O
Q M
α Aα
P O
【结论】（1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角： ∠PAQ=∠OAM ； （2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比： AP: AQ=AO: AM ，也等于两圆半径之比 ． 按以上两点即可确定从动点轨迹圆，Q 与 P 的关系相当于旋转+伸缩．
A
D
E
B
O
C
F
M
【练习】△ABC 中，AB=4，AC=2，以 BC 为边在△ABC 外作正方形 BCDE，BD、CE 交于 点 O，则线段 AO 的最大值为_____________．
A
B
C
O
E
D
【分析】考虑到 AB、AC 均为定值，可以固定其中一个，比如固定 AB，将 AC 看 成动线段，由此引发正方形 BCED 的变化，求得线段 AO 的最大值．
引例 2：如图，P 是圆 O 上一个动点，A 为定点，连接 AP，作 AQ⊥AP 且 AQ=AP． 考虑：当点 P 在圆 O 上运动时，Q 点轨迹是？
最值系列之瓜豆原理
y
k
的图像上
运动，若tan∠CAB=2，则k的值为（ ）
y
x
A
C
A．2
B．4
C．6
D．8
O
x
B
【分析】∠AOC=90°且AO:OC=1：2，显然点C的轨迹也是一条双曲线，分别作AM、CN垂直x轴， 垂足分别为M、N，连接OC，易证△AMO∽△ONC，
∴CN=2OM，ON=2AM，
最值系列之瓜豆原理
在辅助圆问题中，我们了解了求关于动点最值问题的方式之一——求出动点轨迹，即可求出关于动 点的最值． 本文继续讨论另一类动点引发的最值问题，在此类题目中，题目或许先描述的是动点P，但最终问 题问的可以是另一点Q，当然P、Q之间存在某种联系，从P点出发探讨Q点运动轨迹并求出最值， 为常规思路．
可以这样理解：分别过A、Q向BC作垂线，垂足分别为M、N，在运动过程中，因为AP=2AQ，所以
QN始终为AM的一半，即Q点到BC的距离是定值，故Q点轨迹是一条直线
【 引 例 】 如 图 ， △ A P Q 是 等 腰 直 角 三 角 形 ， ∠ PA Q = 9 0 ° 且 A P = A Q ， 当 点 P 在 直 线 B C 上 运 动 时 ， 求 Q
【小结】确定Q点轨迹圆即确定其圆心与半径， ●由A、Q、P始终共线可得：A、M、O三点共线， ●由Q为AP中点可得：AM=1/2AO． ●Q点轨迹相当于是P点轨迹成比例缩放． ●根据动点之间的相对位置关系分析圆心的相对位置关系； ●根据动点之间的数量关系分析轨迹圆半径数量关系．
引例2：如图，P是圆O上一个动点，A为定点，连接AP，作AQ⊥AP且AQ=AP．
引 例 3 ： 如 图 ， △ A P Q 是 直 角 三 角 形 ， ∠ PA Q = 9 0 ° 且 A P = 2 A Q ， 当 P 在 圆 O 运 动 时 ， Q 点 轨 迹 是？
2022年中考数学几何模型之动点最值之瓜豆模型(讲+练)(解析版)
专题16 动点最值之瓜豆模型模型一、运动轨迹为直线问题1：如图，P 是直线BC 上一动点，连接AP ，取AP 中点Q ，当点P 在BC 上运动时，Q 点轨迹是？解析：当P 点轨迹是直线时，Q 点轨迹也是一条直线．理由：分别过A 、Q 向BC 作垂线，垂足分别为M 、N ，在运动过程中，因为AP=2AQ ，所以QN 始终为AM 的一半，即Q 点到BC 的距离是定值，故Q 点轨迹是一条直线． 问题2：如图，点C 为定点，点P 、Q 为动点，CP=CQ ，且∠PCQ 为定值，当点P 在直线AB 上运动，Q 的运动轨迹是？解析：当CP 与CQ 夹角固定，且AP =AQ 时，P 、Q 轨迹是同一种图形，且PP 1=QQ 1 理由：易知△CPP 1≌△CPP 1，则∠CPP 1=CQQ 1，故可知Q 点轨迹为一条直线. 模型总结：条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量．结论：① 主动点、从动点的运动轨迹是同样的图形； ② 主动点路径做在直线与从动点路径所在直线的夹角等于定角③当主动点、从动点到定点的距离相等时，从动点的运动路径长等于主动点的运动路径长；例1.如图，在平面直角坐标系中，A（－3，0），点B是y轴正半轴上一动点，点C、D在x正半轴上，以AB为边在AB的下方作等边△ABP，点B在y轴上运动时，求OP的最小值．【答案】【解析】求OP最小值需先作出P点轨迹，根据△ABP是等边三角形且B点在直线上运动，故可知P点轨迹也是直线．取两特殊时刻：（1）当点B与点O重合时，作出P点位置P1；（2）当点B在x轴上方且AB与x轴夹角为60°时，作出P点位置P2．连接P1P2，即为P点轨迹．根据∠ABP＝60°，可知：与y轴夹角为60°，作OP⊥，所得OP长度即为最小值，OP2＝OA＝3，所以．例2.如图，已知点A是第一象限内横坐标为的一个定点，AC⊥x轴于点M，交直线y＝－x于点N，若点P是线段ON上的一个动点，∠APB＝30°，BA⊥PA，则点P在线段ON上运动时，A点不变，B点随之运动．求当点P从点O运动到点N时，点B运动的路径长是________．【分析】∵∠PAB＝90°，∠APB＝30°，∴可得：AP:AB＝，故B点轨迹也是线段，且P点轨迹路径长与B，P点轨迹长ON，故B【变式训练1】如图，正方形ABCD的边长为4，E为BC上一点，且BE＝1，F为AB边上的一个动点，连接EF，以EF为边向右侧作等边△EFG，连接CG，求CG的最小值是多少？【解析】同样是作等边三角形，区别于上一题求动点路径长，本题是求CG最小值，可以将F点看成是由点B向点A运动，由此作出G点轨迹：考虑到F点轨迹是线段，故G点轨迹也是线段，取起点和终点即可确定线段位置，初始时刻G点在位置，最终G点在位置（不一定在CD边），即为G点运动轨迹．CG最小值即当CG⊥的时候取到，作CH⊥于点H，CH即为所求的最小值．根据模型可知：与AB夹角为60°，故⊥．过点E作EF⊥CH于点F，则HF＝＝1CG的最小值为【变式训练2】如图，△ABC是边长为6的等边三角形，点E在AB上，点D为BC的中点，△EDM为等边三角形．若点E从点B运动到点A，则M点所经历的路径长为6．【解答】解：当点E在B时，M在AB的中点N处，当点E与A重合时，M的位置如图所示，所以点E从点B运动到点A，则M点所经历的路径为MN的长，△△ABC是等边三角形，D是BC的中点，△AD△BC，△BAD＝30°，△AB＝6，△AD＝＝3，△△EDM是等边三角形，△AM＝AD＝3，△DAM＝60°，△△NAM＝30°+60°＝90°，△AN＝AB＝3，在Rt△NAM中，由勾股定理得：MN＝＝＝6，则M点所经历的路径长为6，故答案为：6．【变式训练3】如图，在矩形ABCD中，AB＝4，△DCA＝30°，点F是对角线AC上的一个动点，连接DF，以DF为斜边作△DFE＝30°的直角三角形DEF，使点E和点A位于DF 两侧，点F从点A到点C的运动过程中，点E的运动路径长是．【解答】解：E的运动路径是线段EE'的长；△AB＝4，△DCA＝30°，△BC＝，当F与A点重合时，在Rt△ADE'中，AD＝，△DAE'＝30°，△ADE'＝60°，△DE'＝，△CDE'＝30°，当F与C重合时，△EDC＝60°，△△EDE'＝90°，△DEE'＝30°，在Rt△DEE'中，EE'＝；故答案为．【变式训练4】如图，已知线段AB ＝12，点C 在线段AB 上，且△ACD 是边长为4的等边三角形，以CD 为边的右侧作矩形CDEF ，连接DF ，点M 是DF 的中点，连接MB ，则线段MB 的最小值为 .【答案】6【解析】如图所示，∵∠FCB ＝30º，∴F 的路径是定射线DF ，又∵点M 是DF的中点，∴∵D 点为定点，F 点为主动点，M 点为从动点，由瓜豆原理内容可知M 点的路径亦是一条射线，取CD 的中点N ，连接NM 并延长，则射线NM 就是M 点的路径，且NM ∥CF ， 作BG ⊥NM 于点G ，交CF 于点H ，则BG ⊥CF ，故BG ＝BH ＋HG ＝BH ＋CN ＝4＋2＝6， ∴线段BM 的最小值即为BG ，最小值为6. 模型二、运动轨迹为圆问题1.如图，P 是圆O 上一个动点，A 为定点，连接AP ，Q 为AP 中点．当点P 在圆O 上运动时，Q 点轨迹是？解析：Q 点轨迹是一个圆QPOM理由：Q 点始终为AP 中点，连接AO ，取AO 中点M ，则M 点即为Q 点轨迹圆圆心，半径MQ 是OP 一半，任意时刻，均有△AMQ △△AOP ，1=2QM AQ PO AP ． 问题2.如图，△APQ 是直角三角形，∠PAQ=90°且AP=2AQ ，当P 在圆O 运动时，Q 点轨迹是？解析：Q 点轨迹是一个圆理由：∵AP △AQ ，∴Q 点轨迹圆圆心M 满足AM △AO ；又∵AP ：AQ =2：1，∴Q 点轨迹圆圆心M 满足AO ：AM =2：1．即可确定圆M 位置，任意时刻均有△APO △△AQM ，且相似比为2． 模型总结： 条件：两个定量主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠PAQ 是定值）； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ 是定值）．结论：（1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角：∠PAQ=∠OAM ； （2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比：AP:AQ=AO:AM ，也等于两圆半径之比．例1.如图，点P （3，4），圆P 半径为2，A （2.8，0），B （5.6，0），点M 是圆P 上的动点，点C 是MB 的中点，则AC 的最小值是_______．OPQM A【答案】1.5【解析】由题意可知M 点为主动点，C 点为从动点，B 点为定点．∵C 是BM 中点，可知C 点轨迹为取BP 中点F ，以F 为圆心，FC 为半径作圆，即为点C 轨迹，如图所示：由题中数据可知OP ＝5，又∵点A 、F 分别是OB 、BP 的中点，∴AF 是△BPO 的中位线，∴AF ＝2.5，当M 运动到如图位置时，AC 的值最小，此时A 、C 、O 三点共线，∴AC ＝2.5－1＝1.5. 例2.如图，A 是⊙B 上任意一点，点C 在⊙B 外，已知AB ＝2，BC ＝4，⊙ACD 是等边三角形，则BCD △的面积的最大值为（ ）A ．4 B ．4 C ．8 D ．6【答案】A【详解】解：如图，以BC 为边向上作等边三角形BCM ，连接DM ，⊙60DCA MCB ∠=∠=︒，⊙DCA ACM MCB ACM ∠-∠=∠-∠，即DCM ACB =∠∠ 在DCM △和ACB △中，DC AC DCM ACB MC BC =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩，⊙()DCM ACB SAS ≅，⊙2DM AB ==，⊙点D 的运动轨迹是以点M 为圆心，DM 长为半径的圆， 要使BCD △面积最大，则求出点D 到线段BC 的最大距离， ⊙BCM 是边长为4的等边三角形，⊙点M 到BC的距离是⊙点D 到BC的最大距离是2，⊙BCD △的面积最大值是()14242⨯⨯=．故选：A ．例3.如图，正方形ABCD中，AB O 是BC 边的中点，点E 是正方形内一动点，OE =2，连接DE ，将线段DE 绕点D 逆时针旋转90°得DF ，连接AE 、CF ．求线段OF 长的最小值．【解析】E 是主动点，F 是从动点，D 是定点，E 点满足EO =2， 故E 点轨迹是以O 为圆心，2为半径的圆．考虑DE △DF 且DE =DF ，故作DM △DO 且DM =DO ，F 点轨迹是以点M 为圆心，2为半径的圆．直接连接OM ，与圆M 交点即为F 点，此时OF 最小．可构造三垂直全等求线段长，再利用勾股定理求得OM ，减去MF 即可得到OF的最小值．答案为【变式训练1】如图，在等腰Rt △ABC 中，AC ＝BC＝P 在以斜边AB 为直径的半圆上，M 为PC 的中点，当半圆从点A 运动至点B 时，点M 运动的路径长为________．OABCDE F【答案】π【解析】当点P 位于弧AB 的中点时，M 为AB 的中点，，设分别为AC 、BC 的中点，连接交CP 于点O ，如图所示：∵，当点P 沿半圆从点A 运动至点B 时 ，点M 的运动路径是以O 为圆心，1为半径的半圆，如图蓝色半圆，∴点M 的运动路径长为π.【变式训练2】如图，AB 为O 的直径，C 为O 上一点，其中6AB =，120AOC ∠=︒，P 为O 上的动点，连AP ，取AP 中点Q ，连CQ ，则线段CQ 的最大值为（ ）A ．B ．32+C ．2+D ．32【答案】D【详解】如图，连接OQ ，作CH⊙AB 于H ．⊙AQ ＝QP ，⊙OQ⊙PA ，⊙⊙AQO ＝90°，⊙点Q 的运动轨迹为以AO 为直径的⊙K ，连接CK ，当点Q 在CK 的延长线上时，CQ 的值最大,⊙120AOC ∠=︒⊙⊙COH ＝60°在Rt⊙OCH 中，⊙⊙COH ＝60°，OC=12AB=3，⊙OH ＝12OC ＝32，CH在Rt⊙CKH 中，CK =⊙CQ 的最大值为32，故选：D ． 【变式训练3】如图， ABC 中， ,6,AB AC BC AD BC ==⊥ 于点 ,4,D AD P = 是半径为2的A 上一动点， 连结 PC ， 若E 是PC 的中点， 连结DE ， 则DE 长的最大值为（ ）A ．3B ．3.5C ．4D ．4.5【答案】B【详解】解：如图，可知P 在BA 延长线与A 的交点时此时DE 长的最大，证明如下：连接BP ,⊙,6,AB AC BC AD BC ==⊥,⊙BD =DC , ⊙E 是PC 的中点， ⊙DE //BP , 12DE BP =, 所以当BP 的长最大时，DE 长的最大， 由题意可知P 在BA 延长线与A 的交点时BP 的长最大此时DE 长的最大，⊙BC =6,AD =4,⊙BD =DC =3,BA =5, ⊙A 的半径为2，即AP =2,⊙BP =5+2=7, ⊙13.52DE BP ==. 故选：B. 课后训练1.如图，在△ABC 中，∠ACB ＝90º，∠A ＝30º，BC ＝2，D 是AB 上一动点，以DC 为斜边向右侧作等腰Rt △DCE ，使∠CED ＝90º，连接BE ，则线段BE 的最小值为 .【解答】【解析】由题意可知C 为定点，D 点为主动点，路径为线段AB ，点E 为从动点，∵△DCE 是等腰直角三角形，∴∠DCE ＝45º，，结合瓜豆原理内容可知从动点E 的路径为一条线段，可以看成是由线段AB 先绕着定点C 逆时针旋转45º，再以定点C 为位似比缩小来的，如图，将BE 的最小距离转化为点到线的最小距离（点B 到的最短距离），，，中，有，则，∴线段BE 的最小值为.3.如图，6AB =，点O 在线段AB 上，2AO =，O 的半径为1，点P 是O 上一动点，以BP 为一边作等边BPQ ，则AQ 的最小值为_____．【答案】1【详解】解：如图，在AB 上方以OB 为一边作等边OBC ，连接,,OP CQ AC ，OBC 和BPQ 都是等边三角形，,,60OB CB BP BQ OBC PBQ ∴==∠=∠=︒，OBC PBC PBQ PBC ∴∠-∠=∠-∠，即OBP CBQ ∠=∠，在OBP 和CBQ △中，OB CB OBP CBQ BP BQ =⎧⎪∠=∠⎨⎪=⎩，()OBP CBQ SAS ∴≅，1CQ OP ∴==，∴点Q 在以点C 为圆心，CQ 长为半径的圆上，如图，设AC 与C 交于点D ，过点C 作CM AB ⊥于点M ，则1CD =，则当点Q 与点D 重合时，AQ 取得最小值，最小值为AD ， 2,6AO AB ==，4OB AB AO ∴=-=，OBC 是等边三角形，CM AB ⊥，14,22OC OB OM OB ∴====，4CM AM AO OM ∴=+=， 在Rt ACM △中，AC1AD AC CD =-=，即AQ的最小值为1，故答案为：1．4.点A 是双曲线在第一象限上的一个动点，连接AO 并延长交另一交令一分支点B ，以AB 为斜边作等腰Rt △ABC ，点C 在第二象限，随着点A 的运动，点C 的位置也在不断变化，但始终在某函数图像上运动，则这个函数的解析式为 .【答案】 【解析】连接OC ，作CD ⊥轴于点D ，AE ⊥轴于点E ，如图所示：设点A 的坐标为，∵A 、B 两点是正比例函数图像与反比例函数图像的交点，∴点A 与点B 关于原点对称，∴OA ＝OB ，∵△ABC 为等腰直角三角形，∴OC ＝OA ，OC ⊥OA ，∴∠DOC ＋∠AOE ＝90º，∵∠DOC ＋∠DCO ＝90º，∴∠DCO ＝∠AOE ，在△COD 与△OAE 中，，∴△COD ≌△OAE （AAS ），，∴点C 在反比例函数的图像上.7．如图，AB 为⊙O 的直径，C 为⊙O 上一点，其中AB ＝2，⊙AOC ＝120°，P 为⊙O 上的动点，连AP ，取AP 中点Q ，连CQ ，则线段CQ 的最大值为____________．【详解】解：如图，连接OQ ，作CH⊙AB 于H ．⊙AQ=QP ，⊙OQ⊙PA ，⊙⊙AQO=90°⊙点Q 的运动轨迹为以AO 为直径的⊙K ，连接CK当点Q 在CK 的延长线上时，CQ 的值最大，在Rt OCH 中，⊙⊙COH=60°，OC=1，⊙OH=1122OC =，CH =在Rt CKH 中，CK =，⊙CQ ． 8.如图，已知点M （0，4），N （4，0），开始时，△ABC 的三个顶点A 、B 、C 分别与点M 、N 、O 重合，点A在y轴上从点M开始向点O滑动，到达点O结束运动，同时点B沿着x轴向右滑动，则在此运动过程中，点C的运动路径长4．【解答】解：过点C'作C'D△x轴，C'E△y轴△点M（0，4），N（4，0），△OM＝ON，△△CA'C'+45°＝△EAB+△MGB＝45°+△MGB，△△EA'C'＝△B'GB，△△B'GB+△GB'B＝45°，△GB'B+△DB'C'＝45°，△△EA'C'＝△DB'C'，又△A'C'＝B'C'，△Rt△A'C'E△Rt△B'C'D（HL），△EC'＝DC'，△C'在第四象限的角平分线上，△C的运动轨迹是线段AC，△C的运动路径长为4；故答案为4；9.如图，已知在扇形AOB中，OA＝3，∠AOB＝120º，C是在上的动点，以BC为边作正方形BCDE，当点C从点A移动至点B时，求点D运动的路径长？【解析】将圆O补充完整，延长BO交圆O于点F，取的中点H，连接FH、HB、BD，如图所示：由题意可得△FHB是等腰直角三角形，HF＝HB，∠FHB＝90º，∵∠FDB＝45º∠FHB，∴点D在圆H上运动，轨迹如图中蓝色虚线，∴∠HFG＝∠HCF＝15º，∴∠FHG＝150º，∴∠CHB＝120º，∴∴点D。
2022年中考数学几何模型之动点最值之瓜豆模型(讲+练)(原卷版)
专题16 动点最值之瓜豆模型模型一、运动轨迹为直线问题1：如图，P 是直线BC 上一动点，连接AP ，取AP 中点Q ，当点P 在BC 上运动时，Q 点轨迹是？解析：当P 点轨迹是直线时，Q 点轨迹也是一条直线． 理由：分别过A 、Q 向BC 作垂线，垂足分别为M 、N ，在运动过程中，因为AP=2AQ ，所以QN 始终为AM 的一半，即Q 点到BC 的距离是定值，故Q 点轨迹是一条直线． 问题2：如图，点C 为定点，点P 、Q 为动点，CP=CQ ，且∠PCQ 为定值，当点P 在直线AB 上运动，Q 的运动轨迹是？解析：当CP 与CQ 夹角固定，且AP =AQ 时，P 、Q 轨迹是同一种图形，且PP 1=QQ 1理由：易知△CPP 1≌△CPP 1，则∠CPP 1=CQQ 1，故可知Q 点轨迹为一条直线. 模型总结：条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量；主动点、从动点到定点的距离之比是定量．结论：① 主动点、从动点的运动轨迹是同样的图形；② 主动点路径做在直线与从动点路径所在直线的夹角等于定角③当主动点、从动点到定点的距离相等时，从动点的运动路径长等于主动点的运动路径长；例1.如图，在平面直角坐标系中，A（－3，0），点B是y轴正半轴上一动点，点C、D在x正半轴上，以AB为边在AB的下方作等边△ABP，点B在y轴上运动时，求OP的最小值．例2.如图，已知点A是第一象限内横坐标为的一个定点，AC⊥x轴于点M，交直线y＝－x于点N，若点P是线段ON上的一个动点，∠APB＝30°，BA⊥PA，则点P在线段ON上运动时，A点不变，B点随之运动．求当点P从点O运动到点N时，点B运动的路径长是________．【变式训练1】如图，正方形ABCD的边长为4，E为BC上一点，且BE＝1，F为AB边上的一个动点，连接EF，以EF为边向右侧作等边△EFG，连接CG，求CG的最小值是多少？【变式训练2】如图，△ABC是边长为6的等边三角形，点E在AB上，点D为BC的中点，△EDM为等边三角形．若点E从点B运动到点A，则M点所经历的路径长为．【变式训练3】如图，在矩形ABCD中，AB＝4，△DCA＝30°，点F是对角线AC上的一个动点，连接DF，以DF为斜边作△DFE＝30°的直角三角形DEF，使点E和点A位于DF 两侧，点F从点A到点C的运动过程中，点E的运动路径长是．【变式训练4】如图，已知线段AB＝12，点C在线段AB上，且△ACD是边长为4的等边三角形，以CD为边的右侧作矩形CDEF，连接DF，点M是DF的中点，连接MB，则线段MB 的最小值为.模型二、运动轨迹为圆问题1.如图，P 是圆O 上一个动点，A 为定点，连接AP ，Q 为AP 中点．当点P 在圆O 上运动时，Q 点轨迹是？解析：Q 点轨迹是一个圆理由：Q 点始终为AP 中点，连接AO ，取AO 中点M ，则M 点即为Q 点轨迹圆圆心，半径MQ 是OP 一半，任意时刻，均有△AMQ △△AOP ，1=2QM AQ PO AP ． 问题2.如图，△APQ 是直角三角形，∠PAQ=90°且AP=2AQ ，当P 在圆O 运动时，Q 点轨迹是？QPO M解析：Q 点轨迹是一个圆理由：∵AP △AQ ，∴Q 点轨迹圆圆心M 满足AM △AO ；又∵AP ：AQ =2：1，∴Q 点轨迹圆圆心M 满足AO ：AM =2：1．即可确定圆M 位置，任意时刻均有△APO △△AQM ，且相似比为2．模型总结：条件：两个定量主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠PAQ 是定值）；主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP:AQ 是定值）．结论：（1）主、从动点与定点连线的夹角等于两圆心与定点连线的夹角：∠PAQ=∠OAM ；（2）主、从动点与定点的距离之比等于两圆心到定点的距离之比：AP:AQ=AO:AM ，也等于两圆半径之比．例1.如图，点P （3，4），圆P 半径为2，A （2.8，0），B （5.6，0），点M 是圆P 上的动点，点C 是MB 的中点，则AC 的最小值是_______．OPQMA例2.如图，A 是⊙B 上任意一点，点C 在⊙B 外，已知AB ＝2，BC ＝4，⊙ACD 是等边三角形，则BCD △的面积的最大值为（ ）A ．4 B ．4 C ．8 D ．6例3.如图，正方形ABCD中，AB =O 是BC 边的中点，点E 是正方形内一动点，OE =2，连接DE ，将线段DE 绕点D 逆时针旋转90°得DF ，连接AE 、CF ．求线段OF 长的最小值．【变式训练1】如图，在等腰Rt △ABC 中，AC ＝BC＝P 在以斜边AB 为直径的半圆上，M 为PC 的中点，当半圆从点A 运动至点B 时，点M 运动的路径长为________．【变式训练2】如图，AB 为O 的直径，C 为O 上一点，其中6AB =，120AOC ∠=︒，P 为O 上的动点，连AP ，取AP 中点Q ，连CQ ，则线段CQ 的最大值为（ ）O A B C DE FA ．B ．32+C ．2+D ．32【变式训练3】如图， ABC 中， ,6,AB AC BC AD BC ==⊥ 于点 ,4,D AD P = 是半径为2的A 上一动点， 连结 PC ， 若E 是PC 的中点， 连结DE ， 则DE 长的最大值为 （ ）A ．3B ．3.5C ．4D ．4.5课后训练 1.如图，在△ABC 中，∠ACB ＝90º，∠A ＝30º，BC ＝2，D 是AB 上一动点，以DC 为斜边向右侧作等腰Rt △DCE ，使∠CED ＝90º，连接BE ，则线段BE 的最小值为 .3.如图，6AB =，点O 在线段AB 上，2AO =，O 的半径为1，点P 是O 上一动点，以BP 为一边作等边BPQ ，则AQ 的最小值为_____．4.点A是双曲线在第一象限上的一个动点，连接AO并延长交另一交令一分支点B，以AB为斜边作等腰Rt△ABC，点C在第二象限，随着点A的运动，点C的位置也在不断变化，但始终在某函数图像上运动，则这个函数的解析式为.7．如图，AB为⊙O的直径，C为⊙O上一点，其中AB＝2，⊙AOC＝120°，P为⊙O上的动点，连AP，取AP中点Q，连CQ，则线段CQ的最大值为____________．8.如图，已知点M（0，4），N（4，0），开始时，△ABC的三个顶点A、B、C分别与点M、N、O重合，点A在y轴上从点M开始向点O滑动，到达点O结束运动，同时点B沿着x轴向右滑动，则在此运动过程中，点C的运动路径长4．9.如图，已知在扇形AOB中，OA＝3，∠AOB＝120º，C是在上的动点，以BC为边作正方形BCDE，当点C从点A移动至点B时，求点D运动的路径长？。
瓜豆原理 经典
瓜豆原理一 动点轨迹直线型动点轨迹为一条直线时，利用“垂线段最短”求最值。
（1）当动点轨迹确定时可直接运用垂线段最短求最值 （2）当动点轨迹不易确定是直线时，可通过以下三种方法进行确定①观察动点运动到特殊位置时，如中点，端点等位置时是否存在动点与定直线的端点连接后的角度不变，若存在该动点的轨迹为直线。
②当某动点到某条直线的距离不变时，该动点的轨迹为直线。
③当一个点的坐标以某个字母的代数式表示时，若可化为一次函数，则点的轨迹为直线。
【例题】如图，P 是直线BC 上一动点，连接AP ，取AP 中点Q ，当点P 在BC 上运动时，Q 点轨迹是？PQABC【分析】当P 点轨迹是直线时，Q 点轨迹也是一条直线． 可以这样理解：分别过A 、Q 向BC 作垂线，垂足分别为M 、N ，在运动过程中，因为AP =2AQ ，所以QN 始终为AM 的一半，即Q 点到BC 的距离是定值，故Q 点轨迹是一条直线．NCBAQPM【引例】如图，△APQ 是等腰直角三角形，∠P AQ =90°且AP =AQ ，当点P 在直线BC 上运动时，求Q 点轨迹？CBAQP【分析】当AP 与AQ 夹角固定且AP :AQ 为定值的话，P 、Q 轨迹是同一种图形．当确定轨迹是线段的时候，可以任取两个时刻的Q 点的位置，连线即可，比如Q 点的起始位置和终点位置，连接即得Q 点轨迹线段．Q 2Q 1ABC【模型总结】 必要条件：主动点、从动点与定点连线的夹角是定量（∠PAQ 是定值）； 主动点、从动点到定点的距离之比是定量（AP :AQ 是定值）． 结论：P 、Q 两点轨迹所在直线的夹角等于∠PAQ （当∠PAQ ≤90°时，∠PAQ 等于MN 与BC 夹角）MNααPQA BCP 、Q 两点轨迹长度之比等于AP :AQ （由△ABC ∽△AMN ，可得AP :AQ =BC :MN ）MNααA BC二.动点轨迹圆动点的轨迹为定圆时，可利用：“一定点与圆上的动点距离最大值为定点到圆心的距离与半径之和，最小值为定点到圆心的距离与半径之差”的性质求解。