精选初中数学最值问题典型例题(含答案分析)
好段摘抄100字-股市放假
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”
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.
问题:在直线
l
上确定一点
P
,使
PAPB
的值最小.
方法:作点
A
关于直线
l
的对称点
A
,
连结
A
B
交
l
于
点
P
,则
PAPBA
B
的值最小
例1、如图,四边形ABCD是正方形,△ABE是等边三角
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;
A
′
B
A
l
P
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
长。
时,求正方形的边
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.
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
△DBF
;
(3) 把正方形AEFG绕点A旋转任意角度,在旋转过程
中,S<
br>△DBF
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。
例4、如图,在平面直角坐标系中,直线
y=
1
x+1
与抛物线
2
y=ax
2
+bx3
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
sinACP
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.
例5、如图,⊙C的内接
△AOB中,AB=AO=4,tan∠AOB=
3
,
4
抛物线
y
ax
2
bx
经过点A(4,0)与点(-2,6).
(1)求抛物线的函数解析式;
(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.
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)
例2、 解:(1)设所求抛物线的解析式为:
ya(x1)
2
4
,依
题意,将点B(3,0)代入,得:
a(31)
2
40
解得:
a=-1∴所求抛物线的解析式为:
y(x1)
2
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(x1)
2
4<
br>,得
y(21)
2
43
∴点E坐标为(2,3)
又∵抛物线
y(x1)
2
4图像分别与x轴、y轴交于点A、
B、D
∴当y=0时,
(x1)
2
40
,∴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:
kb0
2kb3
解得:
k1
b1
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
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:
yk
1
xb
1
(k
1
0)
,
分别将点E(2,3)、点I(
0,-1)代入
yk
1
xb
1
,得:
2k
1
b
1
3
b
1
1
解得:
<
br>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
,0)
2
∴四边形DFHG的周长最小为:DF+DG+GH+HF=
DF+EI
由③和④,可知:
DF+EI=
225
5
。
∴四边形DFHG的周长最小为
22
(3)如图7,由题意可知,∠NMD=∠MDB,
要使,△DNM∽△BMD,只要使
NM
MD
MD
即可,
BD
即:
MD
2
NMBD
………………………………⑤
设点M的坐标为(a,0),由MN∥BD,可得
△AMN∽△ABD,
∴
NM
BD
AM
AB
再由(1)、(2)可知,AM=1+a,BD=
3
∴
MN
AMBD(1a)3232
(1a)
AB44
2
,AB=4
∵
MD
2
OD
2
OM
2
a
2
9
,
∴⑤式可写成:
2
a
2
9
32
(1a)32
4
解得:
a
3
或
a3
(不合题意,舍去)
∴点M的坐标为(
3
,0)
2
又∵点T在抛物线
y(x1)
2
4
图像上,
∴当x=
3
时,y=
15
22
的坐标为(
3
,
15
).
22
∴点T
例3、
解:(1)∵点F在AD上,∴AF
2
=a
2
+a
2
,
即AF=
∴
DFb
∴
S
DBF
2a
。
2a
。
1113
DFAB(b2a)bb
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
b
2
。
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(b2a)
,
222
12b
2
2a
b
S
△BFD
的最小值=
2b(b2a)
。
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
例4、解:(1)由
1
x+1=0
,得到x=-2,∴A(-2,0)。
2
由
1
x+1=3
,得到x=4,∴B(4,3)。
2
∵
y=ax
2
+bx3
经过A、B两点,
1
a=
4a2b3=0
2
∴<
br>
,解得
。
1
16a+4b3=3
b=
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。
∴
sinACP=sinAEO=OA
AE
225
5
5
。
22<
br>(2)①由(1)可知抛物线的解析式为
y=
1
x
2
1
x3
。
1
2
11
m
,
mm3m
,
m+1
。
由点P的横坐标为
m
,得P
,C
22
2
∴PC=
111
1
m+1
m
2
m3
m
2
+m+4
。
222
2
5
5
=
595
m1
2
+
55
1
2
2
在R
t△PCD中,
PDPCsinACP=
m+m+4
2
,
∵
5
<0,∴当
5
m=1时,PD有最大值
9
29
5
5
。
②存在满足条件的
m
值,
m=
5
或
32
。
例5、解:(1)将点A(4,0)和点(-2,6)的坐标代入
y=ax
2
+bx
中,得方程组
16a+4b=0
4a-2b=6,
1
a=
1
2
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. ∴
»
∴∠
OAD=∠AOB
4
,∵OA=4 tan∠AOB=
3
4
,
∴OD=OA·tan∠OAD=4×
3
=3.
作OF⊥AD于F.则OF=OA·sin∠OAD=4×
3
=2.4.
5
t秒时,OP=t,DQ=2t,若PQ⊥AD,则FQ=OP= =DQ
-FQ=
t.
⊿ODF中,t=DF=
2
OD2OF2
=1.8秒.
(3)令R(x,
1
x-2x) (0<x<4).
2
作RG⊥y轴于G 作RH⊥OB于H交y轴于I.则RG= x,
OG=
1
x+2x.
2
2
Rt⊿RIG中,∵∠GIR=∠AOB
,∴tan∠GIR=
3
.∴IG=
4
x
4
3
IR=
5
x,
3
Rt
⊿OIH中,OI=IG-OG=
4
x-(
1
x+2x)=
1
x-
2
=
4
22
3
22
3
5
(
1
x-
2
x).
2
2
3
335155<
br>52
22
x+
11
x=-
2
(
x-
11
)+
121
5
5
440
22<
br>当x=
11
时,RH最大.S
⊿ROB
最大.这时
1
x-2x=
1
×(
11
)
4224
-2×
11=-
55
.∴点R(
11
,-
55
)
432432
于是RH=IR-IH=
5
x-
4
(
1
x-
2
x)=-
2
x+
33
x=-
2
22