专题38 几何模型问题之主从联动瓜豆原理(解析版).docx
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- 专题38 几何模型问题之主从联动瓜豆原理解析版 专题 38 几何 模型 问题 主从 联动 原理 解析
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1、专题38 几何模型问题之主从联动瓜豆原理(解析版)典例剖析+针对训练类型一 点在直线上运动典例1(2022利州区模拟)如图,正方形ABCD的边长为4,E为BC上一点,且BE1,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()A0.5B2.5C2D1思路引领: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也一定在线段轨迹上运动将EFB绕点E旋转60,使EF与EG重合,得到EHG,连接BH,得
2、到EFBEHG从而可知EBH为等边三角形,点G在垂直于HE的直线HN上,延长HM交CD于点N则EFBEHG,HEBE1,BEH60,GHEFBE90,EBH为等边三角形四边形ABCD是矩形,FBE90,GHEFBE90,点G在垂直于HE的直线HN上,作CMHN,由垂线段最短可知,CM即为CG的最小值,作EPCM,连接BH,EH,则四边形HEPM为矩形,MPHE1,HEP90,PEC30ECBCBE3,CP=12EC=32,CMMP+CP1+32=52,即CG的最小值为52方法二:以CE为边作等边三角形CEH,连接FH,则CEGEFH,CGFH,当FHAB时,FH最小1+32=52故选:B总结提
3、升:本题考查了旋转的性质,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,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针对训练1(2021秋鼓楼区校级期末)如图,在ABC中,ABAC,BC6,tanACB23,点P在边AC上运动(可与点A,C重合),将线段BP绕点P逆时针旋转120,得到线段DP,连接BD,CD,则CD长的最小值为 思路引领:以BC为边构建出和BPD相似的三角形,通过将CD边转化为其他边来求值解:如图所示,以BC为底边向上作等腰BQC,使BQC120,连接PQ由题意可得BQC和BPD均为顶角为120 的等腰三角形,可得
4、BQBC=BPBD=13,QBCPBD30,QBCQBDPBDQBD,PBQDBC,PBQDBC,PQDC=BQBC=13,当PQAC时,有PQ最小,即此时CD最小,如图所示,设OPAC,延长AQ与BC交K,此时QP为QP的最小值,可得AKBC,BQC中,BQC120,BC6,BK3,QBK30,QK=BK3=3,tanACB=23=AKKC,KC3,AK=23KC=63,AQAKQK=53,AC=AK2+KC2=313,APQAKC90,QAPCAK,AQPACK,AQAC=QPKC,53313=QP3,QP=53913,CD=3QP=151313总结提升:本题考查的是瓜豆原理的知识点,重难
5、点在于构造相似三角形的手拉手模型,属于难题2(2021秋忠县期末)如图,在ABC中,ACB90,点D在BC边上,BC5,CD2,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 思路引领:由“SAS”可证DHEDBF,可得EHBF,则当EH有最小值时,BF有最小值,由垂线段最短可得:当EHAC时,EH有最小值,即可求解解:如图,以BD为边作等边三角形DBH,连接EH,过点H作HNBD于N,BC5,CD2,BD3,DHB是等边三角形,HNBD,DNBN=32,DBDH,HDB60,CN=72,将DE绕点D顺时针方向旋转60得到DF,DE
6、DF,EDF60,EDFHDB,EDHFDB,在DHE和DBF中,DE=DFEDH=FDBDH=DB,DHEDBF(SAS),EHBF,当EH有最小值时,BF有最小值,由垂线段最短可得:当EHAC时,EH有最小值,此时,EHAC,ACB90,HNDB,四边形CNHE是矩形,HECN=72,故答案为:72总结提升:本题考查了旋转的性质,全等三角形的判定和性质,等边三角形的性质等知识,添加恰当辅助线构造全等三角形是解题的关键3(2021秋东台市期中)如图,在矩形ABCD中,对角线AC,BD相交于点O,AB6,DAC60,点F在线段AO上从点A至点O运动,连接DF,以DF为边作等边三角形DFE,点E
7、和点A分别位于DF两侧,则点E运动的路程长是 思路引领:连接OE,利用SAS证明ADFODE(SAS),得OEAF,DOEDAO,则点E在射线OE上运动,且OEAF,当点F在线段AO上从点A至点O运动时,故点E的运动路程是AO,利用勾股定理求出AO的长即可解:连接OE,四边形ABCD是矩形,AODO,DAB90,DAC60,DAO是等边三角形,DADO,ADO60,DFE是等边三角形,DEDF,EDF60,ADFODE,又ADDO,DFDE,ADFODE(SAS),OEAF,DOEDAO,点E在射线OE上运动,且OEAF,当点F在线段AO上从点A至点O运动时,点E的运动路程是AO,在RtADB
8、中,设ADx,则BD2x,(2x)2x262,解得x23(负值舍去),ADAO23,即点E的运动路程为23,故答案为:23总结提升:本题主要考查了矩形的性质,等边三角形的判定与性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理等知识,确定点E的运动路径是解题的关键类型二 点在圆上运动典例2 (2022桐梓县模拟)【发现问题】爱好数学的小明在做作业时碰到这样的一道题目:如图,点O为坐标原点,O的半径为1,点A(2,0)动点B在O上,连接AB,作等边ABC(A,B,C为顺时针顺序),求OC的最大值【解决问题】小明经过多次的尝试与探索,终于得到解题思路:在图中,连接OB,以OB为边在OB的左侧作等边三角形BOE
9、,连接AE(1)请你找出图中与OC相等的线段,并说明理由;(2)线段OC的最大值为 【灵活运用】(3)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标为(2,0),点B的坐标为(5,0),点P为线段AB外一动点,且PA2,PMPB,BPM90,求线段AM长的最大值及此时点P的坐标【迁移拓展】(4)如图,BC42,点D是以BC为直径的半圆上不同于B、C的一个动点,以BD为边作等边ABD,请直接写出AC的最值思路引领:(1)结论:OCAE只要证明CBOABE即可;(2)利用三角形的三边关系即可解决问题;(3)连接BM,将APM绕着点P顺时针旋转90得到PBN,连接AN,得到APN是等腰直角三角形,根据全等三角
10、形的性质得到PNPA2,BNAM,根据当N在线段BA的延长线时,线段BN取得最大值,即可得到最大值为22+3;过P作PEx轴于E,根据等腰直角三角形的性质,即可得到结论;(4)如图4中,以BC为边作等边三角形BCM,由ABCDBM,推出ACMD,推出欲求AC的最大值,只要求出DM的最大值即可,由BC42=定值,BDC90,推出点D在以BC为直径的O上运动,由图象可知,当点D在BC上方,DMBC时,DM的值最大;解:(1)如图中,结论:OCAE,理由:ABC,BOE都是等边三角形,BCBA,BOBE,CBAOBE60,CBOABE,CBOABE,OCAE(2)在AOE中,AEOE+OA,当E、O
11、、A共线,AE的最大值为3,OC的最大值为3故答案为3(3)如图1,连接BM,将APM绕着点P顺时针旋转90得到PBN,连接AN,则APN是等腰直角三角形,PNPA2,BNAM,A的坐标为(2,0),点B的坐标为(5,0),OA2,OB5,AB3,线段AM长的最大值线段BN长的最大值,当N在线段BA的延长线时,线段BN取得最大值(如图2中)最大值AB+AN,AN=2AP22,最大值为22+3;如图2,过P作PEx轴于E,APN是等腰直角三角形,PEAE=2,OEBOABAE532=22,P(22,2)(4)如图4中,以BC为边作等边三角形BCM,ABDCBM60,ABCDBM,ABDB,BCB
12、M,ABCDBM,ACMD,欲求AC的最大值,只要求出DM的最大值即可,BC42=定值,BDC90,点D在以BC为直径的半圆O上运动,由图象可知,当点D在BC上方,DMBC时,DM的值最大,最大值22+2 6,AC的最大值为22+26综上所述,当点A在线段BD的右侧时,以BC为边作等边BCM,ABDCBM60,MBDCBA,且ABDB,BCBM,ABCDBM(SAS),ACMD,欲求AC的最小值,只要求出DM的最小值即可,BC62=定值,BDC90,点D在以BC为直径的O上运动,由图象可知,当点D在BC的上方,DMBC时,DM的值最小,DM的最小值MOOD=BM2BO212BC2622,AC的
13、最小值为2622综上所述,AC的最大值为26+22,AC的最小值为2622总结提升:本题考查四边形综合题、等边三角形的性质、等腰直角三角形的性质、全等三角形的判定和性质、圆等知识,正确的作出辅助线构造全等三角形是解题的关键,学会用转化的思想思考问题,掌握旋转法添加辅助线,属于中考压轴题针对训练1(2022秋天宁区校级期中)已知O的半径长7cm,P为线段OA的中点,若点P在O上,则OA的长是 cm思路引领:根据点与圆的位置关系和中点定义进行解答即可解:根据点和圆的位置关系,得OP7cm,再根据线段的中点的概念,得OA2OP14cm故答案为:14总结提升:本题考查了点与圆的位置关系,中点定义,熟知
14、点和圆的位置关系与数量之间的等价关系是解决问题的关键2(2021秋嘉兴期末)如图,O的直径AB2,C为O上动点,连结CB,将CB绕点C逆时针旋转90得到CD,连结OD,则OD的最大值为 思路引领:通过证明DBOCBE,可得OD=2CE,当CE有最大值时,OD有最大值,即可求解解:如图,以OB为边在AB的下方作等腰直角三角形OBE,连接CE,BD,将CB绕点C逆时针旋转90得到CD,BCCD,DCB90,DBC45,BD=2BC,OBE是等腰直角三角形,OEBE,OBE45,OB=2BE1,BEOE=22,DBCOBE,OBDCBE,又DBCB=OBBE=2,DBOCBE,ODCE=DBCB=2
15、,OD=2CE,当CE有最大值时,OD有最大值,当点C,点O,点E三点共线时,CE有最大值为1+22,OD的最大值为2+1,总结提升:本题考查了相似三角形的判定和性质,旋转的性质,等腰直角三角形的性质等知识,添加恰当辅助线构造相似三角形是解题的关键3(2021秋秦淮区校级期中)如图,在RtABC中,ACB90,AC16,BC12,点P在以AB为直径的半圆上运动,由点B运动到点A,连接CP,点M是CP的中点,则点M经过的路径长为 思路引领:由AB是直径,得APB90,取BC,AC的中点E和F,连接ME,MF,EF,由三角形中位线知MEMF,即EMF90,则点M在以EF为直径的半圆上,即可得出答案
16、解:ACB90,AC16,BC12,AB=AC2+BC2=162+122=20,连接AP,BP,AB是直径,APB90,即APBP,取BC,AC的中点E和F,连接ME,MF,EF,在BPC中,M,E为PC、BC的中点,MEBP,ME=12BP,在APC中,点M、F为PC、AC的中点,MFAP,MF=12AP,MEMF,即EMF90,点M在以EF为直径的半圆上,EF=12AB10,点M的运动路径长为1225=5,故答案为:5总结提升:本题主要考查了圆周角定理,三角形中位线定理,利用定角对定弦确定点M的运动路径是解题的关键4(2018江汉区模拟)如图,线段AB为O的直径,点C在AB的延长线上,AB
17、4,BC2,点P是O上一动点,连接CP,以CP为斜边在PC的上方作RtPCD,且使DCP60,连接OD,则OD长的最大值为 思路引领:如图,作COE,使得CEO90,ECO60,则CO2CE,OE23,OCPECD,由COPCED,推出OPED=CPCD=2,即ED=12OP1(定长),由点E是定点,DE是定长,推出点D在半径为1的E上,由此即可解决问题解:如图,作COE,使得CEO90,ECO60,则CO2CE,OE23,OCPECD,CDP90,DCP60,CP2CD,COCE=CPCD=2,COPCED,OPED=CPCD=2,即ED=12OP1(定长),点E是定点,DE是定长,点D在半
18、径为1的E上,ODOE+DE23+1,OD的最大值为23+1,故答案为23+1总结提升:本题考查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5(2021秋岳麓区校级月考)如图1,在平面直角坐标系中,直线y5x+5与x轴,y轴分别交于A、C两点,抛物线yx2+bx+c经过A、C两点,与x轴的另一交点为B(1)求抛物线解析式;(2)若点M为x轴下方抛物线上一动点,当点M运动到某一位置时,ABM的面积等于ABC面积的35,求此时点M的坐标;(3)如图2,以B为圆心,2为半径的B与x轴交于E、F两点(F在E右侧),若P点是B
19、上一动点,连接PA,以PA为腰作等腰RtPAD,使PAD90(P、A、D三点为逆时针顺序),连接FD求FD长度的取值范围思路引领:(1)将点A(1,0),C(0,5)代入yx2+bx+c,即可求解;(2)设M(m,m26m+5),先求AB4,则SABC10,再由题意可得SAMB6=124(m26m+5),即可求M(2,3)或M(4,3);(3)将点B绕A点顺时针旋转90到B,连接AB,PB,BD,可证明ADBAPB(SAS),则可得D在以B为圆心,2为半径的圆上运动,又由B(1,4),F(7,0),则BF213,所以DF的最大值为61+2,DF的最小值为612,即可求2132DF213+2解:
20、(1)令x0,则y5,C(0,5),令y0,则x1,A(1,0),将点A(1,0),C(0,5)代入yx2+bx+c,得1+b+c=0c=5,b=6c=5,yx26x+5;(2)设M(m,m26m+5),令y0,则x26x+50,解得x5或x1,B(5,0),AB4,SABC=124510,ABM的面积等于ABC面积的35,SAMB6=124(m26m+5),解得m2或m4,M(2,3)或M(4,3);(3)将点B绕A点顺时针旋转90到B,连接AB,PB,BD,BAD+BAD90,PAB+BAD90,BADPAB,ABAB,PAAD,ADBAPB(SAS),BPBD,PB2,BD2,D在以B为
21、圆心,2为半径的圆上运动,B(5,0),A(1,0),B(1,4),BF2,F(7,0),BF213,DF的最大值为213+2,DF的最小值为2132,2132DF213+2总结提升:本题考查二次函数的综合应用,熟练掌握二次函数的图象及性质,灵活应用瓜豆原理是解题的关键第二部分 专题提优训练1(2022安徽一模)如图,正方形ABCD的边长为5,E为BC上一点,且BE2,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()A2B2.5C3D3.5思路引领: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
22、通过垂线段最短构造直角三角形获得CG最小值解: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EFBEHG,BEEH,BEH60,GHE90,EBH为等边三角形,点G在垂直于HE的直线HN上,作CMHN,则CM即为CG的最小值,作EPCM,可知四边形HEPM为矩形,PEC180PEHBEH180906030,PC=12CE,则CMMP+CPHE+12EC2+32=72,故选:D总结提升:本题考查了旋转的性质,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,之后运用垂线
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