专题30 最值模型之瓜豆模型(原理)圆弧轨迹型(解析版).docx
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1、专题30 最值模型之瓜豆模型(原理)圆弧轨迹型动点轨迹问题是中考和各类模拟考试的重要题型,学生受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集中点。掌握该压轴题型的基本图形,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。本专题就最值模型中的瓜豆原理(动点轨迹为圆弧型)进行梳理及对应试题分析,方便掌握。【模型解读】模型1、运动轨迹为圆弧模型1-1. 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? 如图,连接AO,取AO中点M,任意时刻,均有AMQAOP,QM:PO=AQ:AP=1:2则动点Q是以M为圆
2、心,MQ为半径的圆。模型1-2. 如图,APQ是直角三角形,PAQ=90且AP=kAQ,当P在圆O运动时,Q点轨迹是? 如图,连结AO,作AMAO,AO:AM=k:1;任意时刻均有APOAQM,且相似比为k。则动点Q是以M为圆心,MQ为半径的圆。模型1-3. 定义型:若动点到平面内某定点的距离始终为定值,则其轨迹是圆或圆弧。(常见于动态翻折中)如图,若P为动点,但AB=AC=AP,则B、C、P三点共圆,则动点P是以A圆心,AB半径的圆或圆弧。 模型1-4. 定边对定角(或直角)模型1)一条定边所对的角始终为直角,则直角顶点轨迹是以定边为直径的圆或圆弧如图,若P为动点,AB为定值,APB=90,
3、则动点P是以AB为直径的圆或圆弧。2)一条定边所对的角始终为定角,则定角顶点轨迹是圆弧如图,若P为动点,AB为定值,APB为定值,则动点P的轨迹为圆弧。 【模型原理】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。例1(2023山东泰安统考中考真题)如图,在平面直角坐标系中,的一条直角边在x轴上,点A的坐标为;中,连接,点M是中点,连接将以点O为旋转中心按顺时针方向旋转,在旋转过程中,线段的最小值是()A3BCD2【答案】A【分析】如图所示,延长到E,使得,连接,根据点A的坐标为得到,再证明是的中位线,得到
4、;解得到,进一步求出点C在以O为圆心,半径为4的圆上运动,则当点M在线段上时,有最小值,即此时有最小值,据此求出的最小值,即可得到答案【详解】解:如图所示,延长到E,使得,连接,的一条直角边在x轴上,点A的坐标为,点M为中点,点A为中点,是的中位线,;在中,将以点O为旋转中心按顺时针方向旋转,点C在以O为圆心,半径为4的圆上运动,当点M在线段上时,有最小值,即此时有最小值,的最小值为,的最小值为3,故选A另解:取BO的中点为Q(-3,0),根据中位线可确定,故点M为以Q为圆心,MQ为半径的圆上运动,故AM的最小值为AQ-MQ=3【点睛】本题主要考查了一点到圆上一点的最值问题,勾股定理,三角形中
5、位线定理,坐标与图形,含30度角的直角三角形的性质等等,正确作出辅助线是解题的关键例2(2023四川广元统考一模)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Rt,且使,连接,则长的最大值为 【答案】/【分析】作,使得,则,由,推出,即(定长),由点是定点,是定长,点在半径为1的上,由此即可解决问题【详解】解:如图,作,使得,则,即(定长),点是定点,是定长,点在半径为1的上,的最大值为,故答案为:【点睛】本题考查了相似三角形的判定和性质、两圆的位置关系、轨迹等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造相似三角形解决问题,属于中考压轴题例3(2023四川宜宾统考中
6、考真题)如图,是正方形边的中点,是正方形内一点,连接,线段以为中心逆时针旋转得到线段,连接若,则的最小值为 【答案】【分析】连接,将以中心,逆时针旋转,点的对应点为,由 的运动轨迹是以为圆心,为半径的半圆,可得:的运动轨迹是以为圆心,为半径的半圆,再根据“圆外一定点到圆上任一点的距离,在圆心、定点、动点,三点共线时定点与动点之间的距离最短”,所以当、三点共线时,的值最小,可求,从而可求解【详解】解,如图,连接,将以中心,逆时针旋转,点的对应点为,的运动轨迹是以为圆心,为半径的半圆,的运动轨迹是以为圆心,为半径的半圆,如图,当、三点共线时,的值最小, 四边形是正方形,是的中点,由旋转得:,的值最
7、小为故答案:【点睛】本题考查了正方形的性质,旋转的性质,勾股定理,动点产生的线段最小值问题,掌握相关的性质,根据题意找出动点的运动轨迹是解题的关键例4(2023湖南统考中考真题)如图,在矩形中,动点在矩形的边上沿运动当点不与点重合时,将沿对折,得到,连接,则在点的运动过程中,线段的最小值为 【答案】/【分析】根据折叠的性质得出在为圆心,为半径的弧上运动,进而分类讨论当点在上时,当点在上时,当在上时,即可求解【详解】解:在矩形中,如图所示,当点在上时,在为圆心,为半径的弧上运动, 当三点共线时,最短,此时,当点在上时,如图所示,此时当在上时,如图所示,此时综上所述,的最小值为,故答案为:【点睛】
8、本题考查了矩形与折叠问题,圆外一点到圆上的距离的最值问题,熟练掌握折叠的性质是解题的关键例5(2023山东统考中考真题)如图,在四边形中,点E在线段上运动,点F在线段上,则线段的最小值为 【答案】/【分析】设的中点为O,以为直径画圆,连接,设与的交点为点,证明,可知点F在以为直径的半圆上运动,当点F运动到与的交点时,线段有最小值,据此求解即可【详解】解:设的中点为O,以为直径画圆,连接,设与的交点为点,点F在以为直径的半圆上运动,当点F运动到与的交点时,线段有最小值,的最小值为,故答案为:【点睛】本题考查了平行线的性质,圆周角定理的推论,勾股定理等知识,根据题意分析得到点F的运动轨迹是解题的关
9、键例6(2023浙江金华九年级校考期中)如图,点A,C,N的坐标分别为,以点C为圆心、2为半径画,点P在上运动,连接,交于点Q,点M为线段的中点,连接,则线段的最小值为 【答案】3【分析】本题考查了垂径定理,的圆周角所对的弦为直径,勾股定理熟练掌握弦中点,连接圆心与中点,明确点的运动轨迹是解题的关键如图,连接,由垂径定理可得,则在以为直径的上运动,如图,连接交于,当三点共线时,线段的值最小,由勾股定理得,根据线段的最小值为,计算求解即可【详解】解:如图,连接,点M为线段的中点,由垂径定理可得,在以为直径的上运动,如图,连接交于,当三点共线时,线段的值最小,的半径为,由勾股定理得,线段的最小值为
10、,故答案为:3例7(2023上江苏连云港九年级校考阶段练习)已知矩形为矩形内一点,且,若点绕点逆时针旋转到点,则的最小值为 【答案】【分析】在矩形外,以边为斜边作等腰直角三角形,再以点O为圆心,为半径作,点P为矩形内一点,且,所以点P在的劣弧上运动,根据点绕点逆时针旋转到点,所以,则,所以当最小时,最小,然后连接,交于P,此时,最小,则也最小,最后过点O作于E,交延长线于F,利用勾股定理求出,的长,从而求得,即可求解【详解】解:在矩形外,以边为斜边作等腰直角三角形,再以点O为圆心,为半径作,如图,点P为矩形内一点,且,点P在的劣弧上运动,点绕点逆时针旋转到点,当最小时,连接,交于P,此时,最小
11、,则也最小,在中,过点O作于E,交延长线于F,矩形四边形正方形,在中,由勾股定理,得,故答案为:【点睛】本题考查旋转的性质,等腰直角三角形的性质,圆满的性质,勾股定理,作出辅助圆,得出取最小值的点P位置是解题的关键例8(2023下陕西西安九年级校考阶段练习)问题提出:(1)如图,在中,则的长为_;问题探究:(2)如图,已知矩形,点P是矩形内一点,且满足,连接,求线段的最小值;问题解决:(3)如图所示,我市城市绿化工程计划打造一片四边形绿地,其中,点E为边上一点,且,为了美化环境,要求四边形的面积尽可能大,求绿化区域面积的最大值【答案】(1)4;(2);(3)【分析】(1)作于点H,利用等腰三角
12、形的性质可得,然后利用锐角三角函数的知识可求得的长;(2)由题意可知,点P在以为直径,以的中点O为圆心的圆上运动,当O,P,C共线时,线段的值最小,利用勾股定理求出的长即可求解;(3)延长、,相交于点F由,求出,作交于点G,作于点N,交于点M,可得,设,求出,所以当的面积最大时,绿化区域的面积最大,求出的面积即可求解【详解】(1)如图1,作于点H ,故答案为:4;(2)如图2,点P在以为直径,以的中点O为圆心的圆上运动,当O,P,C共线时,线段的值最小,段的值最小值;(3)如图3,延长、,相交于点F,作交于点G,作于点N,交于点M,设,则,当的面积最大时,绿化区域的面积最大当E在的中点时,的面
13、积最大连接,交于点H,则,【点睛】本题考查了等腰三角形的性质,解直角三角形,垂径定理,圆周角定理,相似三角形的判定与性质,勾股定理等知识,难度较大,属中考压轴题课后专项训练1(2023安徽合肥校考一模)如图,在中,以为边作等腰直角,连,则的最大值是()ABCD【答案】D【分析】如图所示,以为斜边,在右侧作等腰直角,过点O作交延长线于E,连接,则,先证明点B在以O为圆心,为半径的圆周上运动(右侧),故当点O在线段上时,最大,再求出的长,进而利用勾股定理求出的长即可得到答案【详解】解:如图所示,以为斜边,在右侧作等腰直角,过点O作交延长线于E,连接,点B在以O为圆心,为半径的圆周上运动(右侧),当
14、点O在线段上时,最大,是以为边的等腰直角三角形,是等腰直角三角形,在中,由勾股定理得,的最大值,故选D【点睛】不能退主要考查了圆外一点到圆上一点距离的最大值问题,勾股定理,等腰直角三角形的性质与判定,正确作出辅助线确定点B的轨迹是解题的关键2(2023春广东九年级专题练习)已知:如图,在中,面积的最大值是()ABCD【答案】A【分析】作的外接圆,连接,当的边上的高经过点O时,面积的最大,此时是等边三角形,进而即可求解【详解】解:作的外接圆,连接,当的边上的高经过点O时,面积的最大,如图,过点O作,并延长交于点,连接,是等边三角形,故选A【点睛】本题主要考查圆周角定理,等边三角形的判定和性质,勾
15、股定理,找出面积的最大时点A的位置时关键.3(2022秋江苏扬州九年级校考阶段练习)如图,A是上任意一点,点C在外,已知是等边三角形,则的面积的最大值为( )AB4CD6【答案】A【分析】以为边向上作等边三角形,连接,证明得到,分析出点D的运动轨迹是以点M为圆心,长为半径的圆,在求出点D到线段的最大距离,即可求出面积的最大值【详解】解:如图,以为边向上作等边三角形,连接,即,在和中,点D的运动轨迹是以点M为圆心,长为半径的圆,要使的面积最大,则求出点D到线段的最大距离,是边长为4的等边三角形,点M到的距离为,点D到的最大距离为,的面积最大值是,故选A【点睛】本题考查了动点轨迹是圆的问题,解决本
16、题的关键是利用构造全等三角形找到动点D的轨迹圆,再求出圆上一点到定线段距离的最大值4(2023山东济南一模)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() ABCD【答案】C【分析】首先证明,从而,再根据,可求,可知点H的运动轨迹为以点M 为圆心,MH为半径的圆,从而可求BH最小值【详解】解:如图,取AD中点O,连接OG,以AO为斜边作等腰直角三角形AOM,则,在和中, ,(SAS),是直角三角形,为等腰直角三角形,又, ,点H的运动轨迹为以点M 为
17、圆心,MH为半径的圆,如图,连接BM,交圆M于,过点M作于点P,为等腰直角三角形,AP=MP=1,BP=4-1=3,在中,BH的最小值为故选:C【点睛】本题考查最短路径问题,解题的关键是准确构造辅助线,利用三角形相似以及点和圆的知识解决5(2023上江苏连云港九年级统考期中)如图,在矩形中,已知,点是边上一动点点不与点,重合,连接,作点关于直线的对称点,连接,则的最小值为 【答案】2【分析】本题考查圆外一点到圆上一点的最值,轴对称的性质,矩形的性质连接,得到,进而得到点在以点为圆心,为半径的圆上,当,三点共线时,线段的长度最小,求出此时的长度即可解题的关键是确定点的运动轨迹【详解】解:连接,点
18、和关于对称,在以圆心,为半径的圆上,当,三点共线时,最短,故答案为:6(2023春广东深圳九年级专题练习)如图,点G是内的一点,且,是等边三角形,若,则的最大值为 【答案】【分析】如图,作的外接圆,连接,过点作于点说明,四点共圆,求出,利用三角形三边关系可得结论【详解】解:如图,作的外接圆,连接,过点作于点是等边三角形,点在的外接圆上,的最大值为故答案为:【点睛】本题考查等边三角形的性质,解直角三角形,圆的有关知识等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造辅助圆解决问题,属于中考常考题型7(2023江苏泰州九年级专题练习)如图,在矩形中,P为的中点,连接在矩形外部找一点E,使得,则线段的最大
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