初中数学最值问题典型例题(含答案分析)精编版

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2020年10月20日 03:49
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2020年10月20日发(作者:梁维燕)


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中考数学最值问题总结
考查知识点:1、“两点之间线段最短”,“垂线段最短”,“点关于线对称”,“线段的平移”。
(2、代数计算最值问题 3、二次函数中最值问题)
问题原型:饮马问题 造桥选址问题 (完全平方公式 配方求多项式取值 二次函数顶点)
出题背景变式:角、三角形、菱形、矩形、正方形、梯形、圆、坐标轴、抛物线等。
解题总思路:找点关于线的对称点实现“折”转“直”
B
几何基本模型:
条件:如下左图,
A

B
是直线
l
同旁的两个定点. < br>问题:在直线
l
上确定一点
P
,使
PAPB
的值最 小.
方法:作点
A
关于直线
l
的对称点
A
,连结
A

B

l


P
,则
PAPBA

B
的值最小
例1、如图,四边形ABCD是正方形,△ABE是等边三
A
l
P
A


角形,M为对角线BD(不含B点)上任意一点,将BM绕点B逆时 针旋转60°得到BN,
连接EN、AM、CM.
(1)求证:△AMB≌△ENB;
(2)①当M点在何处时,AM+CM的值最小;
②当M点在何处时,AM+BM+CM的值最小,并说明理由;
(3)当AM+BM+CM的最小值为 时,求正方形的边长。












1


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例2、如图13,抛物线y=ax
2
+bx+c(a≠0)的顶 点为(1,4),交x轴于A、B,交y轴于D,
其中B点的坐标为(3,0)
(1)求抛物线的解析式
(2)如图14,过点A的直线与抛物线交于点E,交y轴于点F, 其中E点的横坐标为2,
若直线PQ为抛物线的对称轴,点G为PQ上一动点,则x轴上是否存在一点H ,使D、G、
F、H四点围成的四边形周长最小.若存在,求出这个最小值及G、H的坐标;若不存在, 请
说明理由.
(3)如图15,抛物线上是否存在一点T,过点T作x的垂线,垂足为M,过 点M作直线
MN∥BD,交线段AD于点N,连接MD,使△DNM∽△BMD,若存在,求出点T的坐 标;若不存
在,说明理由.

















2



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例3、 如图1,四边形AEFG与ABCD都是正方形,它们的边长分别为a,b(b≥2a),且点F在
AD 上(以下问题的结果可用a,b表示)
(1)求S
△DBF
;
(2) 把正方形AEFG绕点A逆时针方向旋转45
0
得图2,求图2中的S
△DB F
;
(3) 把正方形AEFG绕点A旋转任意角度,在旋转过程中,S
△DBF< br>是否存在最大值,最小值?
如果存在,试求出最大值、最小值;如果不存在,请说明理由。




















3


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例4、如图,在平面直角坐标系中,直线
y=x+1
与抛物线
y=ax
2
+bx3
交于A,B两点,
点A在x轴上, 点B的纵坐标为3。点P是直线AB下方的抛物线上一动点(不与A,B重
合),过点P作x轴的垂线交 直线AB与点C,作PD⊥AB于点D
(1)求a,b及
sinACP
的值
(2)设点P的横坐标为
m

①用含
m
的代数式表示线段PD的长,并求出线段PD长的最大值;
②连 接PB,线段PC把△PDB分成两个三角形,是否存在适合的
m
值,使这两个
三角形 的面积之比为9:10?若存在,直接写出
m
值;若不存在,说明理由.
1
2
















4


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例5、如图,⊙C的内接△AOB中,AB=AO=4,tan∠AOB=
与点(-2,6).
(1)求抛物线的函数解析式;
3
2
,抛物线
yaxbx经过点A(4,0)
4
(2)直线m与⊙C相切于点A,交y于点D.动点P在线段OB上 ,从点O出发向点B运
动;同时动点Q在线段DA上,从点D出发向点A运动;点P的速度为每秒1个单
位长,点Q的速度为每秒2个单位长,当PQ⊥AD时,求运动时间t的值;
(3)点R在抛物线位于x轴下方部分的图象上,当△ROB面积最大时,求点R的坐标.
















5


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例1、
证明:(1)∵△ABE是等边三角形,
∴BA=BE,∠ABE=60°.
∵∠MBN=60°, ∴∠MBN-∠ABN=∠ABE-∠ABN.即∠MBA=∠NBE.
又∵MB=NB, ∴△AMB≌△ENB(SAS).(5分)
解:

(2)①当M点落在BD的中点时,A、M、C三点共线,AM+CM的值最小.(7分)
②如图,连接CE,当M点位于BD与CE的交点处时,
AM+BM+CM的值最小.(9分)
理由如下:连接MN,由(1)知,△AMB≌△ENB, ∴AM=EN,
∵∠MBN=60°,MB=NB, ∴△BMN是等边三角形. ∴BM=MN.
∴AM+BM+CM=EN+MN+CM.(10分)
根据“两点之间线段最短”,得EN+MN+CM=EC最短
∴当M点位于BD与CE的交点 处时,AM+BM+CM的值最小,即等于EC的长.(11
分)





6


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例2、 解:(1)设所求抛物线的解析式为 :
ya(x1)4
,依题意,将点B(3,0)代
入,得:
a(31)40
解得:a=-1∴所求抛物线的解析式为:
y(x1)4

(2)如图6,在y轴的负半轴上取一点I,使得点F与点I关于x轴对称,
在x轴上取一点H,连接HF、HI、HG、GD、GE,则HF=HI…………………①
设过A、E两点的一次函数解析式为:y=kx+b(k≠0),
∵点E在抛物线上且点E的横坐标为2,将x=2代入抛物线
y(x1)4
,得
2
22
2
(21)4

3

y
∴点E坐标为(2,3)
又∵抛物线
y(x1)4
图像分别与x轴、y轴交于点A、B、D
∴当y=0时,
(x1)40
,∴x=-1或x=3
当x=0时,y=-1+4=3,
∴点A(-1,0),点B(3,0),点D(0,3)
又∵抛物线的对称轴为:直线x=1,
∴点D与点E关于PQ对称,GD=GE…………………②
分别将点A(-1,0)、点E(2,3)代入y=kx+b,得:


2
2
2

kb0
解得:

2kb3

k1



b1
过A、E两点的一次函数解析式为:y=x+1
∴当x=0时,y=1 ∴点F坐标为(0,1)

DF
=2………………………………………③
又∵点F与点I关于x轴对称,
∴点I坐标为(0,-1)

EIDE
2
DI
2
2
2
4
2< br>25
………④

又∵要使四边形DFHG的周长最小,由于DF是一个定值,
∴只要使DG+GH+HI最小即可
由图形的对称性和①、②、③,可知,
DG+GH+HF=EG+GH+HI
只有当EI为一条直线时,EG+GH+HI最小
设过E(2,3)、I(0,-1)两点的函数解析式为:
yk
1
xb
1
(k
1
0)

分别将点E(2,3)、点I( 0,-1)代入
yk
1
xb
1
,得:

2k
1
b
1
3



b
1
1

7


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解得:


k
1
2

b1

1
过A、E两点的一次函数解析式为:y=2x-1
∴当x=1时,y=1;当y=0时,x=
1
2

∴点G坐标为(1,1),点H坐标为(
1
2
,0)
∴四边形DFHG的周长最小为:DF+DG+GH+HF=DF+EI
由③和④,可知:
DF+EI=
225

∴四边形DFHG的周长最小为
225

(3)如图7,由题意可知,∠NMD=∠MDB,
要使,△DNM∽△BMD,只要使
NMMD
MD

BD
即可,
即:
MD
2
NMBD
………………………………⑤
设点M的坐标为(a,0),由MN∥BD,可得
△AMN∽△ABD,

NMAM
BD

AB


再由(1)、(2)可知,AM=1+a,BD=
32
,AB=4
∴ < br>MN
AMBD(1a)32
AB

4

32
4
(1a)


MD
2
OD
2OM
2
a
2
9

∴⑤式可写成:
a
2
9
32
4
(1a)32

解得:
a
3
2

a3
(不合题意,舍去)
∴点M的坐标为(
3
2
,0)
又∵点T在抛物线
y(x1)
2
4
图像上,
∴当x=
315
2
时,y=
2

∴点T的坐标为(
315
2

2
).

8


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例3、
解:(1)∵点F在AD上,∴AF
2
=a
2
+a
2
,即AF=
2a


DFb2a


S
DBF

1 113
DFAB(b2a)bb
2
ab

2222
(2)连接DF,AF,由题意易知AF∥BD,
∴四边形AFDB是梯形。
∴△DBF与△ABD等高同底,即BD为两三角形的底。
由AF∥BD,得到平行线间的距离相等,即高相等,

S
DBF
S
ABD

1
2
b

2
(3)正 方形AEFG在绕A点旋转的过程中,F点的轨迹是以点A为圆心,AF为半径的圆。
第一种情况:当b>2a时,存在最大值及最小值,
∵△BFD的边BD=
2b

∴当F点到BD的距离取得最大、最小值时,S
△BFD
取得最大、最小值。
12b
2
2ab
如图,当DF⊥BD时,S
△BFD
的最大值=
2b(

b2a)
222
12b
2
2 ab
S
△BFD
的最小值=
2b(

b2a)
222

第二种情况:当b=2a时,存在最大值,不存在最小值,
b
2
2ab
S
△BFD
的最大值=


2





9


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例4、解:(1)由
x+1=0
,得到x=-2,∴A(-2,0)。

x+1=3
,得到x=4,∴B(4,3)。

y=ax
2
+bx3
经过A、B两点,
1
2
1
2

1
a=


4a2b3=0< br>
2


,解得



16a+ 4b3=3

b=
1

2

设直线AB与y轴 交于点E,则E(0,1)。
∴根据勾股定理,得AE=
5

∵PC∥y轴,∴∠ACP=∠AEO。

sinACP=sinAEO=
OA225


AE5
5
(2)①由(1)可知抛物线的解析式为
y=x
2

1
2
1
x3

2


1
2



m
2
m3

,C

m

m+1


由点P的横坐标为
m
,得P

m

111

1

m+1

m
2
m3

m
2
+m+4

222
2



1
2
1
2

∴PC=
595

1

25
=
在Rt△PCD中,
PDPCsinACP=

m
2
+m+ 4




m1

2
+
55

2

5
595

<0
,∴当m=1时 ,PD有最大值
55
532
②存在满足条件的
m
值,
m=或

29











10


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例5、解:(1)将 点A(4,0)和点(-2,6)的坐标代入
y=ax+bx
中,得方程组

2

16a+4b=0


4a-2b=6

1
1
2

a=
解之,得

2
.∴抛物线的解 析式为
y=x-2x
.
2

b=-2

(2)连接AC交OB于E.
∵直线m切⊙C于A ∴AC⊥m,∵ 弦 AB=AO, ∴
ABAO
.∴AC⊥OB,∴m∥OB.
33
,∴OD=OA·tan∠OAD=4×=3.
44
3
作OF⊥AD于F.则OF=OA·sin∠OAD=4×=2.4.
5
∴∠ OAD=∠AOB,∵OA=4 tan∠AOB=
t秒时,OP=t,DQ=2t,若PQ⊥AD,则FQ=OP= =DQ-FQ= t.
⊿ODF中,t=DF=
OD2OF2
=1.8秒.
(3)令R(x, x-2x) (0<x<4).
作RG⊥y轴于G 作RH⊥OB于H交y轴于I.则RG= x,OG= x+2x.
1
2
2
1
2
2
345
.∴IG=x IR= x,
3
3
4
41
2
1
2
2 41
2
2
Rt⊿OIH中,OI=IG-OG=x-(x+2x)=x-=(x-x) .
333
2252
541
2
22
2
332
2
11
2
于是RH=IR-IH= x-(x- x)=- x+x=- x+x=-( x-
35
351555
52
11
2
121
)+ < br>440
111
2
111
2
115511
当x=时,R H最大.S
⊿ROB
最大.这时x-2x=×()-2×=-.∴点R(,
42244 324
55
-)
32
Rt⊿RIG中,∵∠GIR=∠AOB ,∴tan∠GIR=


11

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