初中数学《最值问题》典型例题
中国地质大学北京-美国留学生活
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初中数学《最值问题》典型例题
一、解决几何最值问题的通常思路
两点之间线段最短;
直线外一点与直线上所有点的连线段中,垂线段最短;
三角形两边之和大于第三边或三角形两边之差小于第三边(重合时取
到最值)
是解决几何最值问题的理论依据,根据不同特征转化是解决最值问题
的关键.通过转化减少变量,向三
个定理靠拢进而解决问题;直接调
用基本模型也是解决几何最值问题的高效手段.
几何最值问题中的基本模型举例
轴
图
A
B
AB
A
P
l
B
对
形
称
原
最
理
P
l
M
N
l
两点之间线段
最短
两点之间线段最
短
三角形三边关
系
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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值
A
,
B
为
定点,
l
A
,
B
为定点,
l
为定直线,
P
为
为定直线,
MN
为
特直线
l
上的一
直线
l
上的一条
征
个动点,求
动线段,求
AM
+
BN
A
,
B
为定点,
l
为定直线,
P
为
直线
l
上的一个
动点,求
|
AP
-BP
|的最大
的最小值
值
先平移
AM或
BN
AP
+
BP
的最小
值
作其中一个定
转
点关于定直线
化
使
M
,
N
重合,然作其中一个定
后作其中一个定
点关于定直线
l
的
对称点
点关于定直线
l
的对称点
l
的对称点
折图
叠形
M
B
A
B'
N
C
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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最原
两点之间线段最短
值
理
在△
ABC
中,
M
,<
br>N
两点分别是边
AB
,
BC
上的动点,
特
将
△
BMN
沿
MN
翻折,
B
点的对应点为
B'
,连接
AB'
,
征
求
AB'
的最小值.
转
转化成求
AB'
+
B'N
+
NC
的最小值
化
二、典型题型
1.如图:点
P
是∠
AOB
内一定
点,点
M
、
N
分别在边
OA
、
OB
上运动
,
若∠
AOB
=45°,
OP
=
3
为
.
2
,则△
PMN
的周长的最小值
【分析】作
P
关于
OA
,
OB的对称点
C
,
D
.连接
OC
,
OD
.
则当
M
,
N
是
CD
与
OA,
OB
的交点时,△
PMN
的周长最短,
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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最短的值是
CD
的长.根据对称的性质可
以证得:△
COD
是等腰直角三
角形,据此即可求解.
【解答】解
:作
P
关于
OA
,
OB
的对称点
C
,D
.连接
OC
,
OD
.则当
M
,
N<
br>是
CD
与
OA
,
OB
的交点时,△
PMN<
br>的周长最短,最短的值是
CD
的长.
∵
PC
关于
OA
对称,
∴∠
COP=2∠
AOP
,
OC
=
OP
同理,∠
DOP
=2∠
BOP
,
OP
=
OD
∴
∠
COD
=∠
COP
+∠
DOP
=2(∠
AOP<
br>+∠
BOP
)=2∠
AOB
=90°,
OC
=
OD
.
∴△
COD
是等腰直角三角形.
则<
br>CD
=
2
OC
=
2
×3
2
=6.<
br>AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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【题后思考】本题考查了对称的性质,正确作出图形,理解△
PMN
周
长最小
的条件是解题的关键.
2.如图,当四边形
PABN
的周长最小时,
a
=
.
【分析】因为
AB
,
PN
的长度都是固定的,所以求出
PA
+
NB
的长度就行
了.问题就是
PA
+
NB
什么时候最短.
把
B
点向左平移2个单位到
B′点;作
B
′关于
x
轴的对称点
B
″,连
接<
br>AB
″,交
x
轴于
P
,从而确定
N
点位置,
此时
PA
+
NB
最短.
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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设直线
AB
″的解析式为
y=
kx
+
b
,待定系数法求直线解析式.即可求得
a
的
值.
【解答】解:将
N
点向左平移2单位与
P
重合,点<
br>B
向左平移2单位
到
B
′(2,﹣1),
作
B
′关于
x
轴的对称点
B
″,根据作法知点
B
″
(2,1),
设直线
AB
″的解析式为
y
=
kx
+
b
,
则
12kb
,
解得
3kb
k
=4,
b
=﹣7.
∴
y
=4
x
﹣7.当
y
=0时,
x
=<
br>7
,即
P
(
7
,0),
a
=
7.
444
故答案填:
7
.
4
【题后思考】考查关于
X
轴的对称点,两点之间线段最短等知识.
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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3.如图,
A
、
B
两点
在直线的两侧,点
A
到直线的距离
AM
=4,点
B
到
直线的距离
BN
=1,且
MN
=4,
P
为直线上的动点,
|
PA
﹣
PB
|的最大值
为
.
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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A
D
M
B′
N
B
P
【分析】作
点
B
于直线
l
的对称点
B
′,则
PB
=<
br>PB
′因而|
PA
﹣
PB
|=|
PA
﹣PB
′|,则当
A
,
B
′、
P
在一条直线上时
,|
PA
﹣
PB
|的值最大.根据
平行线分线段定理即可求得
PN
和
PM
的值然后根据勾股定理求得
PA
、
PB
′的值,进而求得|
PA
﹣
PB
|的最大值.
【解答】
解:作点
B
于直线
l
的对称点
B
′,连
AB
′并延长交直线
l
于
P
.
∴
B
′
N
=
BN
=1,
过D
点作
B
′
D
⊥
AM
,
利用勾股定理求出
AB
′=5
∴|
PA
﹣
PB
|的最大值=5.
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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【题后思考】本题考查了作图﹣轴对称变换,勾股定理等,
熟知“两
点之间线段最短”是解答此题的关键.
4.动手操作:在矩形
纸片
ABCD
中,
AB
=3,
AD
=5.如图所示,折叠纸
片,使点
A
落在
BC
边上的
A
′处,折痕为
PQ
,当点
A
′在
BC
边上移
动时,折痕的端点
P
、
Q
也随之移动.若限定点
P
、
Q
分别在
AB
、
AD
边上移动,则点
A
′在
BC
边上可移
动的最大距离为 .
【分析】本题关键在于找到两
个极端,即
BA
′取最大或最小值时,点
P
或
Q
的位置.经
实验不难发现,分别求出点
P
与
B
重合时,
BA
′取
最大值3和当点
Q
与
D
重合时,
BA
′的最小值1.所以
可求点
A
′在
BC
边上移动的最大距离为2.
【解答】解
:当点
P
与
B
重合时,
BA
′取最大值是3,
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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当点
Q
与
D
重合时(如
图),由勾股定理得
A
′
C
=4,此时
BA
′取最小
值为1.
则点
A
′在
BC
边上移动的最大距离为3﹣1=2.
故答案为:2
【题后思考】本题考查了学生的动手能力及图形的折叠、勾
股定理的
应用等知识,难度稍大,学生主要缺乏动手操作习惯,单凭想象造成
错误.
5.如图,直角梯形纸片
ABCD
,
AD
⊥
A
B
,
AB
=8,
AD
=
CD
=4,点
E<
br>、
F
分
别在线段
AB
、
AD
上,将△
AEF
沿
EF
翻折,点
A
的落点记为
P
.当P
落在直角梯形
ABCD
内部时,
PD
的最小值等于
.
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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【分析】如图,经分析、探究,只有当直径
EF<
br>最大,且点
A
落在
BD
上时,
PD
最小;根据勾股定
理求出
BD
的长度,问题即可解决.
【解答】解:如图,
∵当点
P
落在梯形的内部时,∠
P
=∠
A
=90°,
∴四边形
PFAE
是以
EF
为直径的圆内接四边形,
∴只有当直径
EF
最大,且点
A
落在
BD
上时,<
br>PD
最小,
此时
E
与点
B
重合;
由题意得:
PE
=
AB
=8,
由勾股定理得:
BD
2
=8
2
+6
2
=80,
∴
BD
=
4
∴
PD
=
4
5
,
58
.
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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【题后思考】该命题以直角梯形为载体,以翻折
变换为方法,以考查
全等三角形的判定及其性质的应用为核心构造而成;解题的关键是抓
住图形
在运动过程中的某一瞬间,动中求静,以静制动.
6.如图,∠
MON
=90°,矩形
ABCD
的顶点
A
、
B
分别在边<
br>OM
,
ON
上,
当
B
在边
ON
上运
动时,
A
随之在
OM
上运动,矩形
ABCD
的形状保持不<
br>变,其中
AB
=2,
BC
=1,运动过程中,点
D
到
点
O
的最大距离
为 .
【分析】取
AB
的中点
E
,连接
OD
、
OE
、
DE
,根据直角三角形斜边上的
中线等于斜边的一半可得
OE
=
AB
,
利用勾股定理列式求出
DE
,然后根
据三角形任意两边之和大于第三边可得
O
D
过点
E
时最大.
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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【解答】解:如图,取
AB
的中点
E
,连接
OD
、
OE
、
DE
,
∵∠
MON
=90°,
AB
=2
∴
OE
=
AE
=
1
AB
=1,
2
∵
BC
=1,四边形
ABCD
是矩形,
∴
AD
=
BC
=1,
∴
DE
=
2
,
根据三角形的三边关系,
OD
<
OE
+
DE
,
∴当
OD
过点
E
是最大,最大值为
2
+1.
AHA12GAGGAGAGGA
FFFFAFAF
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故答案为:
2
+1.
【题后思考】本题考查了矩形的性
质,直角三角形斜边上的中线等于
斜边的一半的性质,三角形的三边关系,勾股定理,确定出
O
D
过
AB
的中点时值最大是解题的关键.
7.如图,
线段
AB
的长为4,
C
为
AB
上一动点,分别以
A
C
、
BC
为斜边
在
AB
的同侧作等腰直角△
ACD
和等腰直角△
BCE
,那么
DE
长的最小值
是
.
【分析】设
AC
=
x
,
BC=4﹣
x
,根据等腰直角三角形性质,得出
CD
=
2
2
x
,
CD
′=
2
2
(4﹣
x
),
根据勾股定理然后用配方法即可求解.
【解答】解:设
AC
=
x<
br>,
BC
=4﹣
x
,
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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∵△
ABC
,△
BCD
′均为等腰直角三角形,
∴
CD
=
2
2
x
,
CD
′=
2<
br>2
(4﹣
x
),
∵∠
ACD
=45°,∠
BCD
′=45°,
∴∠
DCE
=90°,
∴
DE
=
CD<
br>+
CE
=
1
x
+
1
(4﹣
x
)=
x
﹣4
x
+8=(
x
﹣2)+4,
2222222
22
∵根据二次函数的最值,
∴当
x
取2时,
DE
取最小值,最小值为:4.
故答案为:2.
【题后思考】本题考查了二次函数最值及等腰直角三角形,难度不大
,
关键是掌握用配方法求二次函数最值.
8.如图,菱形
AB
CD
中,
AB
=2,∠
A
=120°,点
P
,Q
,
K
分别为线段
BC
,
CD
,
BD
上的任意一点,则
PK
+
QK
的最小值为 .
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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【分析】根据轴对称确定最短路线问题,作点
P<
br>关于
BD
的对称点
P
′,
连接
P
′
Q
与
BD
的交点即为所求的点
K
,然后根据直线外一点到直线
的所有连线中垂直线段最短的性质可知
P
′
Q
⊥
CD
时<
br>PK
+
QK
的最小值,
然后求解即可.
【解答】解:如图,∵
AB
=2,∠
A
=120°,
∴点
P
′到
CD
的距离为2×
∴
PK
+
QK
的最小值为
故答案为:
3
.
3
.
3
2
=
3
,
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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【题后思考】本题考查了菱形的性质,轴对称确
定最短路线问题,熟
记菱形的轴对称性和利用轴对称确定最短路线的方法是解题的关键.
9.如图所示,正方形
ABCD
的边长为1,点
P
为边
BC
上的任意一点(可
与
B
、
C
重合),分别过
B
、
C
、
D
作射线
AP
的垂线,垂足分别为
B
′、
C
′、
D
′,则
BB<
br>′+
CC
′+
DD
′的取值范围是 .
【分析】首先连接
AC
,
DP
.由正方形
ABCD
的边长为1,即可得:
S
△
ADP
=
1
S
2
正方形
ABCD
=
1
,
S
△
ABP<
br>+
S
△
ACP
=
S
△
ABC
=1
S
正方形
ABCD
=
1
,继而可得
1
AP
•
2222
2
,即可求得答案.
(
BB<
br>′+
CC
′+
DD
′)=1,又由1≤
AP
≤
【解答】解:连接
AC
,
DP
.
∵四边形
ABCD
是正方形,正方形
ABCD
的边长为1,
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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∴
AB
=
CD
,
S
正方形
ABCD
=1,
∵
S
△
AD
P
=
1
S
正方形
ABCD
=
1
,
S
△
ABP
+
S
△
ACP
=
S
△
ABC
=
1
S
正方形
ABCD
=
1
,
2222
∴
S
△
ADP
+
S
△
ABP
+
S
△
ACP
=1,
∴1
AP
•
BB
′+
1
22
AP
•CC
′+
1
2
AP
•
DD
′=
12
AP
•(
BB
′+
则
BB
′+
CC
′+
DD
′=
2
AP
,
∵1≤
AP
≤
2
,
∴当
P
与
B
重合时,有最大值2;
当
P
与
C
重合时,有最小值
2
.
∴
2
≤
BB
′+
CC
′+
DD
′≤2.
故答案为:
2
≤
BB
′+
CC
′+DD
′≤2.
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
CC
′+
DD
′)=1,
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【题后思考】此题考查了正方形的性质、面积及等积变换问
题.此题
难度较大,解题的关键是连接
AC
,
DP
,根据题意得到<
br>S
△
ADP
+
S
△
ABP
+
S△
ACP
=1,
继而得到
BB
′+
CC
′+<
br>DD
′=
2
AP
.
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10.如图,菱形
ABCD
中,∠
A
=60°,
AB
=3,⊙
A
、⊙
B
的半径分别
为2
和1,
P
、
E
、
F
分别是边
CD、⊙
A
和⊙
B
上的动点,则
PE
+
PF
的最小值
是 .
【分析】利用菱形的性质以及相切两
圆的性质得出
P
与
D
重合时
PE
+
PF
的
最小值,进而求出即可.
【解答】解:由题意可得出:当
P
与
D<
br>重合时,
E
点在
AD
上,
F
在
BD
上,此时
PE
+
PF
最小,
连接
BD
,
∵菱形
ABCD
中,∠
A
=60°,
∴
AB
=
AD
,则△
ABD
是等边三角形,
∴
BD
=
AB
=
AD
=3,
∵⊙
A
、⊙
B
的半径分别为2和1,
∴
PE
=1,
DF
=2,
∴
PE
+
PF
的最小值是3.
故答案为:3.
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【题后思考】此题主要考查了菱形的性质以及相
切两圆的性质等知识,
根据题意得出
P
点位置是解题关键.
如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!
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