中考数学专题讲练 线段最值问题二(教师版).docx
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1、线段最值问题(二)一利用轴对称求最值轴对称主要用来解决几条线段的和差的最值问题,相关模型比较多,主要包含以下几种类型:1如图,直线和的异侧两点、,在直线上求作一点,使最小2如图,直线和的同侧两点、,在直线上求作一点,使最小3如图,直线和同侧两点、,在直线上求作一点,使最大4如图,直线和异侧两点、,在直线上求作一点,使最大5如图,点是内的一点,分别在,上作点、,使的周长最小6如图,点,为内的两点,分别在,上作点、,使四边形的周长最小7如图,点是外的一点,在射线上作点,使与点到射线的距离之和最小8如图,点是内的一点,在射线上作点,使与点到射线的距离之和最小9造桥选址问题二利用二次函数求最值利用二次
2、函数求解最值首先需要引入一个未知数作为自变量,然后根据题目中的等量关系用未知数表示出所求解的线段长度、图形面积等,最后根据函数的增减性,并结合自变量的取值范围,求出最值一考点:利用轴对称求最值,利用二次函数求最值二重难点:利用轴对称求最值,利用二次函数求最值三易错点:1利用轴对称求解最值时一般情况下都是定点与最值问题,此时直接按照相应模型来求解即可,如果出现有定点也有动点的情况,可以先把动点固定下来,然后利用模型找到最值时的位置,最后再去确定动点的位置;2利用二次函数求解最值问题时除了明确二次函数的对称轴和开口方向,一定要注意自变量的取值范围,并不是所有的最值都是在顶点取到题模一:利用轴对称求
3、最值例1.1.1 在平面直角坐标系中,点A、B、C的坐标分别为(2,0),(3,),(1,),点D、E的坐标分别为(m,m),(n,n)(m、n为非负数),则CE+DE+DB的最小值是_【答案】 4【解析】 如图所示:点D、E的坐标分别为(m,m),(n,n)(m、n为非负数),直线OD的解析式为y=x,直线OE的解析式y=x,设点C关于直线OE的对称点C所在直线CC的解析式为y=x+b,把C的坐标(1,)代入可得+b=,解得b=2,故直线CC的解析式为y=x+2,联立直线OE的解析式和直线CC的解析式可得,解得故交点坐标为(1.5, ),点C坐标为(2,0),设点B关于直线OD的对称点B所在
4、直线BB的解析式为y=x+b,把B的坐标(3, )代入可得+b=,解得b=2,故直线BB的解析式为y=x+2,联立直线OD的解析式和直线BB的解析式可得,解得,故交点坐标为(1.5,),点B坐标为(0,2),则BC=4,即CE+DE+DB的最小值是4例1.1.2 已知抛物线经过点A(4,0)设点C(1,3),请在抛物线的对称轴上确定一点D,使得|ADCD|的值最大,则D点的坐标为_【答案】 (2,6)【解析】 抛物线经过点A(4,0),42+4b=0,b=2,抛物线的解析式为:y=x22x=(x2)22,抛物线的对称轴为:直线x=2,点C(1,3),作点C关于x=2的对称点C(3,3),直线A
5、C与x=2的交点即为D,因为任意取一点D(AC与对称轴的交点除外)都可以构成一个ADC而在三角形中,两边之差小于第三边,即|ADCD|AC所以最大值就是在D是AC延长线上的点的时候取到|ADCD|=AC把A,C两点坐标代入,得到过AC的直线的解析式即可;设直线AC的解析式为y=kx+b,解得: ,直线AC的解析式为y=3x12,当x=2时,y=6,D点的坐标为(2,6)例1.1.3 如图,AOB=45,AOB内有一定点P,且OP=10在OA上有一动点Q,OB上有一动点R若PQR周长最小,则最小周长是()A 10B 10C 20D 2【答案】B【解析】 如图,作点P关于OA的对称点P1,关于OB
6、的对称点P2,连接P1P2与OA、OB分别相交于点Q、R,所以,PQ=P1Q,PR=P2R,所以,PQR的周长=PQ+QR+PR=P1Q+QR+P2R=P1P2,由两点之间线段最短得,此时PQR周长最小,连接P1O、P2O,则AOP=AOP1,OP1=OP,BOP=BOP2,OP2=OP,所以,OP1=OP2=OP=10,P1OP2=2AOB=245=90,所以,P1OP2为等腰直角三角,所以,P1P2=OP1=10,即PQR最小周长是10故选B例1.1.4 如图,在锐角ABC中,AB=6,BAC=45,BAC的平分线交BC于点D,M,N分别是AD和AB上的动点,则BM+MN的最小值是( )A
7、 B 6C D 3【答案】C【解析】 如图,作BHAC,垂足为H,交AD于M点,过M点作MNAB,垂足为N,则BM+MN为所求的最小值AD是BAC的平分线,MH=MN,BH是点B到直线AC的最短距离(垂线段最短),AB=6,BAC=45,BH=ABsin45=6=3BM+MN的最小值是BM+MN=BM+MH=BH=3例1.1.5 如图,已知直线ab,且a与b之间的距离为4,点A到直线a的距离为2,点B到直线b的距离为3,AB=2试在直线a上找一点M,在直线b上找一点N,满足MNa且AM+MN+NB的长度和最短,则此时AM+NB=_A 6B 8C 10D 12【答案】B【解析】 作点A关于直线a
8、的对称点A,并延长AA,过点B作BEAA于点E,连接AB交直线b于点N,过点N作NM直线a,连接AM,A到直线a的距离为2,a与b之间的距离为4,AA=MN=4,四边形AANM是平行四边形,AM+NB=AN+NB=AB,过点B作BEAA,交AA于点E,易得AE=2+4+3=9,AB=2,AE=2+3=5,在RtAEB中,BE=,在RtAEB中,AB=8故选:B题模二:利用二次函数求最值例1.2.1 如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=ax2+bx+2经过点A(1,0)和点B(4,0),且与y轴交于点C,点D的坐标为(2,0),点P(m,n)是该抛物线上的一个动点,连接CA,CD,PD,PB(1
9、)求该抛物线的解析式;(2)当PDB的面积等于CAD的面积时,求点P的坐标;(3)当m0,n0时,过点P作直线PEy轴于点E交直线BC于点F,过点F作FGx轴于点G,连接EG,请直接写出随着点P的运动,线段EG的最小值【答案】 (1)y=x2+x+2(2)(1,3)、(2,3)、(5,3)或(2,3)(3)【解析】 (1)把A(1,0),B(4,0)两点的坐标代入y=ax2+bx+2中,可得解得抛物线的解析式为:y=x2+x+2(2)抛物线的解析式为y=x2+x+2,点C的坐标是(0,2),点A(1,0)、点D(2,0),AD=2(1)=3,CAD的面积=,PDB的面积=3,点B(4,0)、点
10、D(2,0),BD=2,|n|=322=3,n=3或3,当n=3时,m2+m+2=3,解得m=1或m=2,点P的坐标是(1,3)或(2,3)当n=3时,m2+m+2=3,解得m=5或m=2,点P的坐标是(5,3)或(2,3)综上,可得点P的坐标是(1,3)、(2,3)、(5,3)或(2,3)(3)如图1,设BC所在的直线的解析式是:y=mx+n,点C的坐标是(0,2),点B的坐标是(4,0),解得BC所在的直线的解析式是:y=x+2,点P的坐标是(m,n),点F的坐标是(42n,n),EG2=(42n)2+n2=5n216n+16=5(n)2+,n0,当n=时,线段EG的最小值是:,即线段EG
11、的最小值是例1.2.2 如图,长方形OABC的OA边在x轴的正半轴上,OC在y轴的正半轴上,抛物线y=ax2+bx经过点B(1,4)和点E(3,0)两点(1)求抛物线的解析式;(2)若点D在线段OC上,且BDDE,BD=DE,求D点的坐标;(3)在条件(2)下,在抛物线的对称轴上找一点M,使得BDM的周长为最小,并求BDM周长的最小值及此时点M的坐标;(4)在条件(2)下,从B点到E点这段抛物线的图象上,是否存在一个点P,使得PAD的面积最大?若存在,请求出PAD面积的最大值及此时P点的坐标;若不存在,请说明理由【答案】 (1)y=2x2+6x;(2)D(0,1);(3)M(,);(4)(,)
12、【解析】 (1)将点B(1,4),E(3,0)的坐标代入抛物线的解析式得:,解得:,抛物线的解析式为y=2x2+6x(2)如图1所示;BDDE,BDE=90BDC+EDO=90又ODE+DEO=90,BDC=DE0在BDC和DOE中,BDCDEOOD=AO=1D(0,1)(3)如图2所示:作点B关于抛物线的对称轴的对称点B,连接BD交抛物线的对称轴与点Mx=,点B的坐标为(2,4)点B与点B关于x=对称,MB=BMDM+MB=DM+MB当点D、M、B在一条直线上时,MD+MB有最小值(即BMD的周长有最小值)由两点间的距离公式可知:BD=,DB=,BDM的最小值=+设直线BD的解析式为y=kx
13、+b将点D、B的坐标代入得:,解得:k=,b=1直线DB的解析式为y=x+1将x=代入得:y=M(,)(4)如图3所示:过点F作FGx轴,垂足为G设点F(a,2a2+6a),则OG=a,FG=2a2+6aS梯形DOGF=(OD+FG)OG=(2a2+6a+1)a=a3+3a2+a,SODA=ODOA=11=,SAGF=AGFG=a3+4a23a,SFDA=S梯形DOGFSODASAGF=a2+a当a=时,SFDA的最大值为点P的坐标为(,)例1.2.3 如图,M的圆心M(1,2),M经过坐标原点O,与y轴交于点A,经过点A的一条直线l解析式为:y=x+4与x轴交于点B,以M为顶点的抛物线经过x
14、轴上点D(2,0)和点C(4,0)(1)求抛物线的解析式;(2)求证:直线l是M的切线;(3)点P为抛物线上一动点,且PE与直线l垂直,垂足为E,PFy轴,交直线l于点F,是否存在这样的点P,使PEF的面积最小?若存在,请求出此时点P的坐标及PEF面积的最小值;若不存在,请说明理由【答案】 见解析【解析】 解:(1)设抛物线的解析式为y=a(x2)(x+4),将点M的坐标代入得:9a=2,解得:a=抛物线的解析式为y=x2x+(2)连接AM,过点M作MGAD,垂足为G把x=0代入y=x+4得:y=4,A(0,4)将y=0代入得:0=x+4,解得x=8,B(8,0)OA=4,OB=8M(1,2)
15、,A(0,4),MG=1,AG=2tanMAG=tanABO=MAG=ABOOAB+ABO=90,MAG+OAB=90,即MAB=90l是M的切线(3)PFE+FPE=90,FBD+PFE=90,FPE=FBDtanFPE=PF:PE:EF=:2:1PEF的面积=PEEF=PFPF=PF2当PF最小时,PEF的面积最小设点P的坐标为(x,x2x+),则F(x,x+4)PF=(x+4)(x2x+)=x+4+x2+x=x2x+=(x)2+当x=时,PF有最小值,PF的最小值为P(,)PEF的面积的最小值为=()2=随练1.1 四边形ABCD中,BAD=130,B=D=90,在BC、CD上分别找一点
16、M、N,使三角形AMN周长最小时,则AMN+ANM的度数为()A 80B 90C 100D 130【答案】C【解析】 延长AB到A使得BA=AB,延长AD到A使得DA=AD,连接AA与BC、CD分别交于点M、N,此时AMN周长最小,推出AMN+NM=2(A+A)即可解决延长AB到A使得BA=AB,延长AD到A使得DA=AD,连接AA与BC、CD分别交于点M、NABC=ADC=90,A、A关于BC对称,A、A关于CD对称,此时AMN的周长最小,BA=BA,MBAB,MA=MA,同理:NA=NA,A=MAB,A=NAD,AMN=A+MAB=2A,ANM=A+NAD=2A,AMN+ANM=2(A+A
17、),BAD=130,A+A=180BAD=50MAMN+NM=250=100故选C随练1.2 如图,在平面直角坐标系中,A点的坐标是,B点的坐标是,在x,y轴上分别有一点P和Q,若有四边形PABQ的周长最短,求周长最短的值【答案】 如图所示:四边形PABQ的周长最短,A点的坐标是,B点的坐标是,故,则四边形PABQ的周长最短的值为:【解析】 利用作B点关于y轴对称点,作A点关于x轴对称点,进而连接,交y轴于点Q,交x轴于点P,进而利用勾股定理得出答案随练1.3 如图,已知,在OM上有两点A、B分别到ON的距离为2cm和1cm,若在ON上找一点P使的值最大,求P点到O点的距离【答案】 因为A、B
18、在OM上,要使的值最大,P应在OM上,如果P不在OM上,则P、A、B构成三角形,根据三角形的三边关系,所以,P是OM和ON的交点,即O点,所以P到O的距离为0【解析】 根据三角形的三边关系,两边的差小于第三边,可以判定当P点在OM和ON的交点处的值最大,从而求得P点到O点的距离随练1.4 小明在学习轴对称的时候,老师留了这样一道思考题:如图,已知在直线l的同侧有A、B两点,请你在直线l上确定一点P,使得的值最小小明通过独立思考,很快得出了解决这个问题的正确方法,他的作法是这样的:作点A关于直线l的对称点连结,交直线l于点P则点P为所求请你参考小明的作法解决下列问题:(1)如图1,在中,点D、E
19、分别是AB、AC边的中点,BC边上的高为4,请你在BC边上确定一点P,使得的周长最小在图1中作出点P(三角板、刻度尺作图,保留作图痕迹,不写作法)请直接写出周长的最小值_(2)如图2在矩形ABCD中,G为边AD的中点,若E、F为边AB上的两个动点,点E在点F左侧,且,当四边形CGEF的周长最小时,请你在图2中确定点E、F的位置(三角板、刻度尺作图,保留作图痕迹,不写作法),并直接写出四边形CGEF周长的最小值_【答案】 (1)见解析8(2)【解析】 该题考查的是将军饮马问题(1)如图1,作D关于BC的对称点,由轴对称的性质可知,当、P、E共线时最小,即P为与BC的交点,1分此时,由D、E分别为
20、AB、AC中点,DE/BC且,且D到BC距离为A到BC距离一半,即为2,由轴对称的性质可知,即为D到BC距离两倍,所以,DE/BC,在Rt中,由勾股定理,;2分(2)如图2,作G关于AB的对称点M,在CD上截取,则CH和EF平行且相等,四边形CHEF为平行四边形,由轴对称的性质可知,当M、E、H共线时最小,连接HM与AB的交点即为E,在EB上截取即得F,4分此时,在RtDHM和RtDGC中由勾股定理:5分随练1.5 在平面直角坐标系中,已知y=x2+bx+c(b、c为常数)的顶点为P,等腰直角三角形ABC的顶点A的坐标为(0,1),点C的坐标为(4,3),直角顶点B在第四象限(1)如图,若抛物
21、线经过A、B两点,求抛物线的解析式(2)平移(1)中的抛物线,使顶点P在直线AC上并沿AC方向滑动距离为时,试证明:平移后的抛物线与直线AC交于x轴上的同一点(3)在(2)的情况下,若沿AC方向任意滑动时,设抛物线与直线AC的另一交点为Q,取BC的中点N,试探究NP+BQ是否存在最小值?若存在,求出该最小值;若不存在,请说明理由【答案】 (1)y=x2+2x1;(2)见解析;(3)当B、Q、F三点共线时,NP+BQ最小,最小值为2【解析】 (1)等腰直角三角形ABC的顶点A的坐标为(0,1),C的坐标为(4,3)点B的坐标为(4,1)抛物线过A(0,1),B(4,1)两点,解得:b=2,c=1
22、,抛物线的函数表达式为:y=x2+2x1(2)如答题图2,设顶点P在直线AC上并沿AC方向滑动距离时,到达P,作PMy轴,PMx轴,交于M点,点A的坐标为(0,1),点C的坐标为(4,3),直线AC的解析式为y=x1,直线的斜率为1,PPM是等腰直角三角形,PP=,PM=PM=1,抛物线向上平移1个单位,向右平移1个单位,y=x2+2x1=(x2)2+1,平移后的抛物线的解析式为y=(x3)2+2,令y=0,则0=(x3)2+2,解得x1=1,x=52,平移后的抛物线与x轴的交点为(1,0),(5,0),解,得或平移后的抛物线与AC的交点为(1,0),平移后的抛物线与直线AC交于x轴上的同一点
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