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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。

ABA'′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,∠A BE=60°.∵∠MBN=60°, ∴∠MB N-∠ABN=∠AB E-∠ABN.即∠MBA=∠N BE. 又∵MB=NB, ∴△AM B≌△E NB(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 ≌△E NB, ∴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+M N+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H F=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P Q对称,G D=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D FHG 的周长最小,由于DF 是一个定值, ∴只要使DG+GH+H I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E I为一条直线时,E G+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DF HG 的周长最小为:DF+DG+GH+HF=DF+E I 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,∠NM D=∠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 ∥B D,可得 △AM N∽△A BD , ∴NM AMBD AB=再由(1)、(2)可知,AM =1+a ,BD =32AB =4∴ (1)3232)44AM BD a MN a AB ⨯+⨯===+∵22229MD OD OM a =+=+, ∴⑤式可写成: 2329(1)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A F=2a 。

∴DF b 2a =-。

∴2DBF 1113S DF AB b 2a b b ab 2222∆=⋅=⋅-⋅=-()。

(2)连接DF ,AF ,由题意易知A F∥BD , ∴四边形AFDB 是梯形。

∴△DBF 与△ABD 等高同底,即B D为两三角形的底。

由AF∥B D,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A EFG 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 △BF D取得最大、最小值。

如图,当D F⊥BD 时,S △BF D的最大值=212b 2ab2b (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A B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=A O, ∴AB AO = .∴AC⊥OB ,∴m∥OB .∴∠ OAD=∠AOB ,∵OA=4 t an∠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=D F=22OF OD -=1.8秒.(3)令R(x, 21x2-2x) (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 . R t⊿RIG 中,∵∠GIR=∠AOB ,∴tan∠GIR=43.∴IG=34x I R=35 x, Rt⊿OIH中,OI=IG -OG =34x-(21x2+2x)=21x 2-32x.HI=54(21x 2-32x ). 于是RH=IR-IH=35 x -54(21x2-32 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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