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初中数学最值问题典型例题(含答案分析)

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 '交l 于 点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;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。

AB A '′Pl例2、如图13,抛物线y=ax2+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M N∥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450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△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1y=x+12与抛物线2y=ax+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sin ACP∠的值(2)设点P的横坐标为m①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=34,抛物线2y ax 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P Q⊥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:2(1)4y a x =-+,依题意,将点B (3,0)代入,得: 2(31)40a -+= 解得:a =-1∴所求抛物线的解析式为:2(1)4y x =--+ (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2(1)4y x =--+,得 2(21)43y =--+= ∴点E 坐标为(2,3)又∵抛物线2(1)4y x =--+图像分别与x 轴、y 轴交于点A 、B 、D ∴当y =0时,2(1)40x --+=,∴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: 023k b k b -+=⎧⎨+=⎩ 解得:11k b =⎧⎨=⎩ 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) ∴22222425EI DE DI =+=+=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:111(0)y k x b k =+≠,分别将点E (2,3)、点I (0,-1)代入11y k x b =+,得:111231k b b +=⎧⎨=-⎩解得:1121k b =⎧⎨=-⎩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 =12; ∴点G 坐标为(1,1),点H 坐标为(12,0)∴四边形DFHG 的周长最小为:DF +DG +GH +HF =DF +EI 由③和④,可知: DF +EI =225+∴四边形DFHG 的周长最小为225+ (3)如图7,由题意可知,∠NMD =∠MDB , 要使,△DNM ∽△BMD ,只要使NM MDMD BD=即可, 即:2MD NM BD =⨯………………………………⑤设点M 的坐标为(a ,0),由MN ∥BD ,可得 △AMN ∽△ABD , ∴NM AMBD AB=再由(1)、(2)可知,AM =1+a ,BD =32AB =4∴ (1)3232(1)44AM BD a MN a AB ⨯+⨯===+∵22229MD OD OM a =+=+, ∴⑤式可写成: 2329)324a a +=+⨯解得:32a =或3a =(不合题意,舍去) ∴点M 的坐标为(32,0)又∵点T 在抛物线2(1)4y x =--+图像上,∴当x =32时,y =152∴点T 的坐标为(32,152).例3、解:(1)∵点F 在AD 上,∴AF 2=a 2+a 2,即AF=2a 。

∴DF b 2a =-。

∴2DBF 1113S DF AB b 2a b b 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, ∴2DBF ABD 1S S 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。

如图,当DF ⊥BD 时,S △BFD 的最大值=212b 2ab 2b (b 2a)222+⋅⋅+=, S △BFD 的最小值=212b 2ab2b (b 2a)222-⋅⋅-=。

第二种情况:当b=2a 时,存在最大值,不存在最小值,S △BFD 的最大值=2b 2ab2+=。

例4、解:(1)由1x+1=02,得到x=-2,∴A (-2,0)。

由1x+1=32,得到x=4,∴B (4,3)。

∵2y=ax +bx 3-经过A 、B 两点,∴4a 2b 3=016a+4b 3=3--⎧⎨-⎩,解得1a=21b=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 。

∴OA 225sin ACP=sin AEO=AE 55∠∠==。

(2)①由(1)可知抛物线的解析式为211y=x x 322--。

由点P 的横坐标为m ,得P 211m m m 322⎛⎫-- ⎪⎝⎭,,C 1m m+12⎛⎫ ⎪⎝⎭,。

∴PC=221111m+1m m 3m +m+42222⎛⎫---=- ⎪⎝⎭。

在Rt △PCD 中,()22125595PD PC sin ACP=m +m+4=m 1+2555⎛⎫=⋅∠-⋅-- ⎪⎝⎭, ∵505<-,∴当m=1时,PD 有最大值955。

②存在满足条件的m 值,532m=29或。

例5、解:(1)将点A (4,0)和点(-2,6)的坐标代入2=+y ax bx 中,得方程组16+4=04-2=6a b a b ⎧⎨⎩, 解之,得1=2=-2a b ⎧⎪⎨⎪⎩.∴抛物线的解析式为21=-22y x x . (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,∵OA=4 tan∠AOB=43,∴OD=OA·tan∠OAD=4×43=3. 作OF⊥AD 于F.则OF=OA·sin∠OAD=4×53=2.4. t 秒时,OP=t,DQ=2t ,若PQ⊥AD,则FQ=OP= t.DF=DQ -FQ= t.⊿ODF 中,t=DF=22OF OD -=1.8秒.(3)令R(x, 21x 2-2x) (0<x <4).作RG⊥y 轴于G 作RH⊥OB 于H 交y 轴于I.则RG= x ,OG= 21x 2+2x. Rt⊿RIG 中,∵∠GIR=∠AOB ,∴tan∠GIR=43.∴IG=34x IR=35 x, Rt⊿OIH 中,OI=IG -OG=34x -(21x 2+2x )=21x 2-32x.HI=54(21x 2-32x ). 于是RH=IR -IH=35 x -54(21x 2-32 x )=-52 x 2+1533x=-52 x 2+511x=-52( x -411)2+40121 当x=411时,RH 最大.S ⊿ROB 最大.这时21x 2-2x=21×(411)2-2×411=-3255.∴点R(411,-3255)。

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