精选初中数学最值问题典型例题(含答案分析)

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2020年10月20日 04:17
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好段摘抄100字-股市放假

2020年10月20日发(作者:娄坚)


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
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
+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.

















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:
ya(x1)
2
4
,依
题意,将点B(3,0)代入,得:
a(31)
2
40
解得:
a=-1∴所求抛物线的解析式为:
y(x1)
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(x1)
2
4< br>,得

y(21)
2
43

∴点E坐标为(2,3)
又∵抛物线
y(x1)
2
4图像分别与x轴、y轴交于点A、
B、D
∴当y=0时,
(x1)
2
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:


kb0


2kb3

解得:

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
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
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=
225

5
。 ∴四边形DFHG的周长最小为
22

(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
NMBD
………………………………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
AMBD(1a)3232
(1a)

AB44
2
,AB=4

MD
2
OD
2
OM
2
a
2
9

∴⑤式可写成:
2
a
2
9
32
(1a)32

4
解得:
a
3

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

DFb

S
 DBF
2a

2a

1113
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
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(b2a)

222
12b
2
2a b
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




例4、解:(1)由
1
x+1=0
,得到x=-2,∴A(-2,0)。
2

1
x+1=3
,得到x=4,∴B(4,3)。
2

y=ax
2
+bx3
经过A、B两点,

1
a=


4a2b3=0

2
∴< br>
,解得


1
16a+4b3=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。

sinACP=sinAEO=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
x3

1
2
11

m

mm3m

m+1


由点P的横坐标为
m
,得P

,C


22

2
∴PC=
111

1

m+1

m
2
m3

m
2
+m+4

222

2

5
5
=
595

m1

2
+
55
1
2

2
在R t△PCD中,
PDPCsinACP=


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

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
OD2OF2
=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

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