内容正文:
第七讲 阿氏圆问题『压轴题之经典模型培优方案』
〔考法综述+技巧点拨+典例剖析+预测达标练〕
【解析版】
在此输入内容,确保信息清晰简洁,便于观众快速理解。文字应简明扼要,突出重点,搭配合适的字体和配色,提升可读性。
讲义说明 资料简介
本讲义专为江苏省中考考生定制,聚焦数学压轴题几何模型,帮助学生掌握解题方法、强化答题技巧,轻松攻克压轴题,助力中考数学取得优异成绩。
讲义设置四大核心模块,层层递进助力备考:
模块一 考情透视,考法综述—深度剖析江苏中考压轴题命题趋势,明晰考情考点;
模块二 技巧点拨,方法揭秘—梳理核心解题思路,传授实用答题技巧,破解解题难点;
模块三 核心精讲,典例剖析—针对高频考点细致讲解,结合典型例题拆解解题步骤;
模块四 考题预测,满分训练—立足考情精准预测考题,搭配专项训练题,强化实战能力。
全程立足江苏中考考情,讲练结合,全方位提升学生压轴题解题能力,夯实数学高分基础。
模块一
考情透视 考法综述
动点到两定点距离之比为定值(即:平面上两点A、B,动点P满足 PA/PB=k(k为常数,且k≠1)),那么动点的轨迹就是圆,因这个结论最早由古希腊数学家阿波罗尼斯发现的,故称这个圆称为阿波罗尼斯圆,简称为阿氏圆。
模块二
技巧点拨 方法揭秘
当点P在圆上(阿氏圆问题)
模型建立:已知平面上两点A、B,则所有符合=k(k>0且k≠1)的点P会组成一个圆.这个结论最先由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,称阿氏圆.
阿氏圆基本解法:构造三角形相似.
模型解读例1:
如图,⊙O的半径为r,点A,B都在⊙O外,P为⊙O上的动点,已知r=k·OB.
在OB上取一点C,使得OC= k·r,连结AC交⊙O于点P,此时PA+k·PB取最小值,最小值即为AC的长.
证明 如图,在⊙O上任取一点Q,连结AQ,BQ,连结CQ,OQ.
则OC= k·OQ,OQ= k·OB.
而∠COQ=∠QOB,所以△COQ∽△QOB,
所以QC= k·QB.
所以QA+ k·QB =QA+QC≥AC,即得证.
模型解读例2:
如图1所示,⊙O 的半径为 r,点 A、B 都在⊙O 外,P 为⊙O 上的动点, 已知 r=k·OB.连接 PA、PB,则当“PA+k·PB”的值最小时,P 点的位置如何确定?
1:连接动点至圆心0(将系数不为1的线段两端点分别与圆心相连接),即连接OP、OB;
2:计算连接线段OP、OB长度;
3:计算两线段长度的比值;
4:在OB上截取一点C,使得构建母子型相似:
5:连接AC,与圆0交点为P,即AC线段长为PA+K*PB的最小值.
本题的关键在于如何确定“k·PB”的大小,(如图 2)在线段 OB上截取 OC 使 OC=k·r,则可说明△BPO 与△PCO 相似,即 k·PB=PC.
∴本题求“PA+k·PB”的最小值转化为求“PA+PC”的最小值,即 A、P、C 三点共线时最小(如图 3),时AC线段长即所求最小值.
模块三
核心精讲 典例剖析
【典例精讲一】已知与有公共顶点C,为等边三角形,在中,.
(1)如图1,当点E与点B重合时,连接AD,已知四边形ABDC的面积为,求的值;
(2)如图2,, A、E、D三点共线,连接、,取中点M,连接,求证:;
(3)如图3,,,将以C为旋转中心旋转,取中点F,当的值最小时,求的值.
【答案】(1)
(2)见解析
(3)
【思路引导】(1)延长到T,使得连接,过点D做于N,证明,得出,,证明为等边三角形,设,得出,求出x的值即可得出答案;
(2)延长到使得,连接、,证明,得出,证明为的中位线,得出,即可证明结论;
(3)连接,过点A作于点G,以点C为圆心,为半径作圆,在上截取,连接,证明,得出,即,得出,连接与交于一点,当点F在此点时,最小,即最小,过点M作于点N,过点A作于点Q,求出,即可得出答案.
【完整解答】(1)解:延长到T,使得连接,过点D做于N,如图所示:
∵为等边三角形,,
∴,,
四边形中,,
∴,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,,
∴,
∴为等边三角形,
∵四边形ABDC的面积为,
∴,
∵,
∴,
设,
∴,
∴,
∴,
∴,
(2)证明:延长到使得,连接、,如图所示:
∵,,
∴,
∵,
∴为等边三角形,
∴,,
∵为等边三角形,
∴,,
∴,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∵A为中点,M为中点,
∴为的中位线,
∴,
∴;
(3)解:如图,连接,过点A作于点G,以点C为圆心,为半径作圆,在上截取,连接,
∵,,
∴,
∴,,
∵,,
∴,
∵点F为等边三角形的边中点,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵的长度为定值,
∴在旋转时,点F在以C为圆心,为半径的圆上运动,
∴如图,连接与交于一点,当点F在此点时,最小,即最小,过点M作于点N,过点A作于点Q,
,
,
,
∴,
∵,,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴.
【考点剖析】本题主要考查了等边三角形的判定和性质,三角形全等的判定和性质,三角形相似的判定和性质,特殊角的三角函数,求正切值,勾股定理,直角三角形的性质,解题的关键是作出辅助线,找出取最小值时,点F的位置.
【典例精讲二】如图1,抛物线与轴交于两点,与轴交于点,其中点的坐标为,抛物线的对称轴是直线.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点是直线下方的抛物线上一个动点,是否存在点使四边形的面积为16,若存在,求出点的坐标若不存在,请说明理由;
(3)如图2,过点作交抛物线的对称轴于点,以点为圆心,2为半径作,点为上的一个动点,求的最小值.
【答案】(1)
(2)或
(3)
【思路引导】(1)根据点的坐标为,抛物线的对称轴是直线.待定系数法求二次函数解析式即可,
(2)先求得直线解析式,设,则,过点作轴交直线于点,根据等于16建立方程,解一元二次方程即可求得的值,然后求得的坐标,
(3)在上取,过点作,构造,则当三点共线时,取得最小值,最小值为,勾股定理解直角三形即可.
【完整解答】(1)解:∵抛物线与轴交于两点,与轴交于点,点的坐标为,抛物线的对称轴是直线,
∴,
,
解得,
抛物线解析式为:,
(2)当,即,
解得,
,
,
设直线解析式为,
,
解得,
直线解析式为,
设,过点作轴交直线于点,
则,
,
四边形的面积为16,
,
解得,
或,
(3)如图,过点作交抛物线的对称轴于点,以点为圆心,2为半径作,
是抛物线的对称轴,
,
,
,,
,
,
在上取,过点作,交轴于点,交抛物线对称轴于点,则 ,
,
,
,,
,
,
,
,
当三点共线时,取得最小值,最小值为,
.
则的最小值为.
【考点剖析】本题考查了二次函数综合,相似三角形的性质与判定,掌握二次函数的性质与相似三角形的性质与判定是解题的关键.
模块四
考题预测 满分训练
一、选择题
1.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CB=7,AC=9,以C为圆心、3为半径作⊙C,P为⊙C上一动点,连接AP、BP,则AP+BP的最小值为( )
A.7 B.5 C. D.
【答案】B
【完整解答】思路引领:如图,在CA上截取CM,使得CM=1,连接PM,PC,BM.利用相似三角形的性质证明MPPA,可得AP+BP=PM+PB≥BM,利用勾股定理求出BM即可解决问题.
答案详解:如图,在CA上截取CM,使得CM=1,连接PM,PC,BM.
∵PC=3,CM=1,CA=9,
∴PC2=CM•CA,
∴,
∵∠PCM=∠ACP,
∴△PCM∽△ACP,
∴,
∴PMPA,
∴AP+BP=PM+PB,
∵PM+PB≥BM,
在Rt△BCM中,∵∠BCM=90°,CM=1,BC=7,
∴BM5,
∴AP+BP≥5,
∴AP+BP的最小值为5.
故选:B.
二、填空题
2.如图,已知正方形的边长为2,点O是边的中点,G为正方形内一动点,且.点P是边上另一动点,连接、,则的最小值为______.
【答案】/
【思路引导】本题考查了轴对称求最短线段,矩形和正方形的性质,圆的定义,勾股定理等知识,利用对称的性质作线段的等量转移是解题关键.作点关于直线的对称点,连接,以为圆心,长为半径作圆,点在圆上运动,、与交于点、,则,,,当点、在、位置时,此时点、、、四点共线,有最小值为长,过点作于点,求出,即可求解.
【完整解答】解:正方形的边长为2,点O是边的中点,
,,,
如图,作点关于直线的对称点,连接,以为圆心,长为半径作圆,点在圆上运动,与与交于点、,
则,,,
,
当点、在、位置时,此时点、、、四点共线,有最小值为长,
过点作于点,则四边形是矩形,
,,
,
,
的最小值为,
的最小值为,即,
故答案为:.
3.如图,在中,点A、点B在上,,,点C在OA上,且,点D是的中点,点M是劣弧AB上的动点,则的最小值为 __.
【答案】
【思路引导】本题考查相似三角形的判定和性质,勾股定理,两点之间线段最短,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造相似三角形解决问题.延长到T,使得,连接,.利用相似三角形的性质证明,求的最小值问题转化为求的最小值.利用两点之间线段最短得到,利用勾股定理求出即可解题.
【完整解答】解:延长到T,使得,连接,.
,
,
点D是的中点,
,,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
又在中,,,
,
,
的最小值为,
故答案为:.
4.如图所示,,半径为2的圆O内切于.P为圆O上一动点,过点P作、分别垂直于的两边,垂足为M、N,则的取值范围为 ________________.
【答案】
【思路引导】本题考查了切线的性质,解直角三角形.过点M作于H,作于F,推出,进而有,由四边形是矩形得出,因此当与相切时,取得最大和最小,进而确定的最大值和最小值即可解答.
【完整解答】解:过点M作于H,作于F
,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,,,
∴四边形是矩形,
∴,
∴当与相切时,取得最大和最小,
如图,
连接,,,
可得:四边形是正方形,
,
在中,,
,
在中,,
,
∴.
如图,
由上知:,,
,
,
,
∴.
故答案为:.
5.如图,边长为4的正方形,内切圆记为⊙O,P是⊙O上一动点,则PA+PB的最小值为________.
【答案】
【思路引导】PA+PB=(PA+PB),利用相似三角形构造PB即可解答.
【完整解答】解:设⊙O半径为r,
OP=r=BC=2,OB=r=2,
取OB的中点I,连接PI,
∴OI=IB=,
∵, ,
∴ ,∠O是公共角,
∴△BOP∽△POI,
∴,
∴PI=PB,
∴AP+PB=AP+PI,
∴当A、P、I在一条直线上时,AP+PB最小,
作IE⊥AB于E,
∵∠ABO=45°,
∴IE=BE=BI=1,
∴AE=AB−BE=3,
∴AI=,
∴AP+PB最小值=AI=,
∵PA+PB=(PA+PB),
∴PA+PB的最小值是AI=.
故答案是.
【考点剖析】本题是“阿氏圆”问题,解决问题的关键是构造相似三角形.
6.如图,已知正方ABCD的边长为6,圆B的半径为3,点P是圆B上的一个动点,则的最大值为_______.
【答案】
【思路引导】如图,连接,在上取一点,使得 ,进而证明,则在点P运动的任意时刻,均有PM=,从而将问题转化为求PD-PM的最大值.连接PD,在△PDM中,PD-PM<DM,故当D、M、P共线时,PD-PM=DM为最大值,勾股定理即可求得.
【完整解答】如图,连接,在上取一点,使得 ,
,
在△PDM中,PD-PM<DM,
当D、M、P共线时,PD-PM=DM为最大值,
四边形是正方形
在中,
故答案为:.
【考点剖析】本题考查了圆的性质,相似三角形的性质与判定,勾股定理,构造是解题的关键.
7.如图,在边长为4的正方形ABCD内有一动点P,且BP=.连接CP,将线段PC绕点P逆时针旋转90°得到线段PQ.连接CQ、DQ,则DQ+CQ的最小值为 ___.
【答案】5
【思路引导】连接AC、AQ,先证明△BCP∽△ACQ得即AQ=2,在AD上取AE=1,证明△QAE∽△DAQ得EQ=QD,故DQ+CQ=EQ+CQ≥CE,求出CE即可.
【完整解答】解:如图,连接AC、AQ,
∵四边形ABCD是正方形,PC绕点P逆时针旋转90°得到线段PQ,
∴∠ACB=∠PCQ=45°,
∴∠BCP=∠ACQ,cos∠ACB=,cos∠PCQ=,
∴∠ACB=∠PCO,
∴△BCP∽△ACQ,
∴
∵BP=,
∴AQ=2,
∴Q在以A为圆心,AQ为半径的圆上,
在AD上取AE=1,
∵,,∠QAE=∠DAQ,
∴△QAE∽△DAQ,
∴即EQ=QD,
∴DQ+CQ=EQ+CQ≥CE,
连接CE,
∴,
∴DQ+CQ的最小值为5.
故答案为:5.
【考点剖析】本题主要考查了正方形的性质,旋转的性质,相似三角形的性质与判定,三角函数,解题的关键在于能够连接AC、AQ,证明两对相似三角形求解.
8.如图所示的平面直角坐标系中,,,是第一象限内一动点,,连接、,则的最小值是 ___________.
【答案】
【思路引导】取点,连接,.根据,有,即可证明,即有,进而可得,则有,利用勾股定理可得,则有,问题得解.
【完整解答】解:如图,取点,连接,.
,,,
,,,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,(当B、P、T三点共线时取等号)
的最小值为.
故答案为:.
【考点剖析】本题考查阿氏圆问题,相似三角形的判定和性质,勾股定理等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造相似三角形解决问题.
9.如图,在Rt中,AB=AC=4,点E,F分别是AB,AC的中点,点P是扇形AEF的上任意一点,连接BP,CP,则BP+CP的最小值是_____.
【答案】.
【思路引导】在AB上取一点T,使得AT=1,连接PT,PA,CT.证明,推出==,推出PT=PB,推出PB+CP=CP+PT,根据PC+PT≥TC,求出CT即可解决问题.
【完整解答】解:在AB上取一点T,使得AT=1,连接PT,PA,CT.
∵PA=2.AT=1,AB=4,
∴PA2=AT•AB,
∴=,
∵∠PAT=∠PAB,
∴,
∴==,
∴PT=PB,
∴PB+CP=CP+PT,
∵PC+PT≥TC,
在Rt中,
∵∠CAT=90°,AT=1,AC=4,
∴CT==,
∴PB+PC≥,
∴PB+PC的最小值为.
故答案为.
【考点剖析】本题考查等腰直角三角形的性质,三角形相似的判定与性质,勾股定理的应用,三角形的三边关系,圆的基本性质,掌握以上知识是解题的关键.
10.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,BC=12,AC=9,以点C为圆心,6为半径的圆上有一个动点D.连接AD、BD、CD,则2AD+3BD的最小值是________.
【答案】
【思路引导】如下图,在CA上取一点E,使得CE=4,先证△DCE∽△ACD,将转化为DE,从而求得的最小距离,进而得出2AD+3BD的最小值.
【完整解答】如下图,在CA上取一点E,使得CE=4
∵AC=9,CD=6,CE=4
∴
∵∠ECD=∠ACD
∴△DCE∽△ACD
∴
∴ED=
在△EDB中,ED+DB≥EB
∴ED+DB最小为EB,即ED+DB=EB
∴
在Rt△ECB中,EB=
∴
∴2AD+3DB=
故答案为:.
【考点剖析】本题考查求最值问题,解题关键是构造出△DCE∽△ACD.
三、解答题
11.如图,Rt△ABC,∠ACB=90°,AC=BC=2,以C为顶点的正方形CDEF(C、D、E、F四个顶点按逆时针方向排列)可以绕点C自由转动,且CD=,连接AF,BD
(1)求证:△BDC≌△AFC
(2)当正方形CDEF有顶点在线段AB上时,直接写出BD+AD的值;
(3)直接写出正方形CDEF旋转过程中,BD+AD的最小值.
【答案】(1)见解析;(2)或 ;(3)
【思路引导】(1)利用SAS,即可证明△FCA≌△DCB;
(2)分两种情况当点D,E在AB边上时和当点E,F在边AB上时,讨论即可求解;
(3)取AC的中点M.连接DM,BM.则CM=1,可证得△DCM∽△ACD,可得DM=AD,从而得到当B,D,M共线时,BD+AD的值最小,即可求解.
【完整解答】(1)证明: ∵四边形CDEF是正方形,
∴CF=CD,∠DCF=∠ACB=90°,
∴∠ACF=∠DCB,
∵AC=CB,
∴△FCA≌△DCB(SAS);
(2)解:①如图2中,当点D,E在AB边上时,
∵AC=BC=2,∠ACB=90°,
∴,
∵CD⊥AB,
∴AD=BD=,
∴BD+AD=;
②如图3中,当点E,F在边AB上时.
BD=CF= ,
AD==,
∴BD+AD=,
综上所述,BD+AD的值或;
(3)如图4中.取AC的中点M.连接DM,BM.则CM=1,
∵CD=,CM=1,CA=2,
∴CD2=CM•CA,
∴=,
∵∠DCM=∠ACD,
∴△DCM∽△ACD,
∴==,
∴DM=AD,
∴BD+AD=BD+DM,
∴当B,D,M共线时,BD+AD的值最小,
最小值.
【考点剖析】本题主要考查了相似三角形的判定和性质,全等三角形的判定和性质,正方形的性质,锐角三角函数,熟练掌握相关知识点是解题的关键.
12.如图,点A、B在上,且OA=OB=6,且OA⊥OB,点C是OA的中点,点D在OB上,且OD=4,动点P在上.求2PC+PD的最小值.
【答案】
【思路引导】连接OP,在射线OA上截取AE=6,连接PE.由题意易证,即得出,从而得出,由此可知当P、D、E三点共线时,最小,最小值为DE的长,最后在中利用勾股定理求出DE的长即可.
【完整解答】如图,连接OP,在射线OA上截取AE=6,连接PE.
∵C是OA的中点,
∴.
∴在△OPC和△OEP中,,
∴,
∴,即,
∴,.
∴当P、D、E三点共线时,最小,最小值即为DE的长,如图,
在中, ,
∴ 的最小值为.
【考点剖析】本题考查同圆半径相等、三角形相似的判定和性质和勾股定理等知识.正确作出辅助线并理解当P、D、E三点共线时,最小,最小值为DE的长是解答本题的关键.
13.如图1,在RT△ABC中,∠ACB=90°,CB=4,CA=6,圆C的半径为2,点P为圆上一动点,连接AP,BP,求:
①,
②,
③,
④的最小值.
【答案】①;②;③;④.
【思路引导】①在CB上取点D,使,连接CP、DP、AD.根据作图结合题意易证,即可得出,从而推出,说明当A、P、D三点共线时,最小,最小值即为长.最后在中,利用勾股定理求出AD的长即可;
②由,即可求出结果;
③在CA上取点E,使,连接CP、EP、BE.根据作图结合题意易证,即可得出,从而推出,说明当B、P、E三点共线时,最小,最小值即为长.最后在中,利用勾股定理求出BE的长即可;
④由,即可求出结果.
【完整解答】解:①如图,在CB上取点D,使,连接CP、DP、AD.
∵,,,
∴.
又∵,
∴,
∴,即,
∴,
∴当A、P、D三点共线时,最小,最小值即为长.
∵在中,.
∴的最小值为;
②∵,
∴的最小值为;
③如图,在CA上取点E,使,连接CP、EP、BE.
∵,,,
∴.
又∵,
∴,
∴,即,
∴,
∴当B、P、E三点共线时,最小,最小值即为长.
∵在中,.
∴的最小值为;
④∵,
∴的最小值为.
【考点剖析】本题考查圆的基本性质,相似三角形的判定和性质,勾股定理.正确的作出辅助线,并且理解三点共线时线段最短是解答本题的关键.
14.如图,以直径 ,已知,点为⊙上一动点.
(1)如图1所示,时,求的长.
(2)如图2所示,移动点使它和边上的点满足且,四边形是什么四边形,请说明理由;
(3)如图3,在中,,线段绕点在平面内旋转,过点作的垂线,交射线于点.若,求的最大值.
【答案】(1)
(2)菱形,见解析
(3)
【思路引导】本题是圆的综合题,考查了等腰直角三角形性质和判定,圆周角定理及其推论,垂径定理,勾股定理,全等三角形的判定和性质等知识,解决问题的关键是熟练掌握圆周角定理.
(1)先根据圆周角定理得,再由勾股定理即可解答;
(2)先根据垂径定理得:,再证明,得,根据对角线互相垂直的平行四边形是菱形可得结论;
(3)如图3,连接,先根据圆周角定理可知:点在以为直径的圆上,且,由旋转可得:点在以为圆心,2为半径的圆上,则当为相切时,的值最大,即可解答.
【完整解答】(1)∵为直径,
∴在中.
∵在中,
(2)∵为直径
,.
四边形是平行四边形
∴四边形是平行四边形
∴平行四边形是菱形
(3)如图,,,
∴点是在以为直径的圆上运动,
,且是绕点C旋转,
∴点是在以为圆心,以为半径的圆上运动,
,
∵当最小时,最大,此时与圆C相切于点D,
,
,
连接
,
,
,
此时,即AE的最大值为.
15.问题提出:如图1,在中,,,,的半径为2,P为圆上一动点,连接,,求的最小值.
(1)尝试解决:为了解决这个问题,下面给出一种解题思路:如图1,连接,在上取一点D,使,连接,则.又因为,所以,所以.所以.所以.请你完成余下的思考,并求出的最小值;
(2)自主探案:在“问题提出”的条件不变的前提下,求的最小值;
(3)拓展延伸:如图2,已知在扇形中,,,,,P是上一点,求的最小值.
【答案】(1)见解析
(2)
(3)13
【思路引导】此题考查了相似三角形的判定和性质、勾股定理、圆的性质等知识,熟练掌握相似三角形的判定和性质是关键.
(1)连接,得到当点A,P,D在同一条直线上时,最小,即的最小值为的长.求出的长即可;
(2)连接,在上取点D,使,连接,,证明.得到.则.当点B,P,D在同一直线上时,的值最小,即的最小值为的长,进一步求出的长即可;
(3)延长到点E,使,连接,.证明.得到..当E,P,B三点共线时,取得最小值,即的最小值为的长.进一步求出的长即可.
【完整解答】(1)解:如图,连接,
,要使最小,即最小.
当点A,P,D在同一条直线上时,最小,即的最小值为的长.
在中,,,.
的最小值为.
(2)如图,连接,在上取点D,使,连接,,.
,
.
.
.
.
当点B,P,D在同一直线上时,的值最小,即的最小值为的长,
在中,.
的最小值为.
(3)如图,延长到点E,使,连接,.
.
,,
.
,
.
.
.
.
当E,P,B三点共线时,取得最小值,即的最小值为的长.
在中,.
的最值为13.
16.如图1所示,⊙O 的半径为 r,点 A、B 都在⊙O 外,P 为⊙O 上的动点, 已知 r=k·OB.连接 PA、PB,则当“PA+k·PB”的值最小时,P 点的位置如何确定?
【答案】见解析
【完整解答】1:连接动点至圆心0(将系数不为1的线段两端点分别与圆心相连接),即连接OP、OB;
2:计算连接线段OP、OB长度;
3:计算两线段长度的比值;
4:在OB上截取一点C,使得构建母子型相似:
5:连接AC,与圆0交点为P,即AC线段长为PA+K*PB的最小值.
本题的关键在于如何确定“k·PB”的大小,(如图 2)在线段 OB上截取 OC 使 OC=k·r,则可说明△BPO 与△PCO 相似,即 k·PB=PC.
∴本题求“PA+k·PB”的最小值转化为求“PA+PC”的最小值,即 A、P、C 三点共线时最小(如图 3),时AC线段长即所求最小值.
17.如图1,在平面直角坐标系中,直线y=﹣5x+5与x轴,y轴分别交于A,C两点,抛物线y=x2+bx+c经过A,C两点,与x轴的另一交点为B
(1)求抛物线解析式及B点坐标;
(2)若点M为x轴下方抛物线上一动点,连接MA、MB、BC,当点M运动到某一位置时,四边形AMBC面积最大,求此时点M的坐标及四边形AMBC的面积;
(3)如图2,若P点是半径为2的⊙B上一动点,连接PC、PA,当点P运动到某一位置时,PC+PA的值最小,请求出这个最小值,并说明理由.
【答案】(1)y=x2﹣6x+5, B(5,0);(2)当M(3,﹣4)时,四边形AMBC面积最大,最大面积等于18;(3)PC+PA的最小值为,理由详见解析.
【思路引导】(1)由直线y=﹣5x+5求点A、C坐标,用待定系数法求抛物线解析式,进而求得点B坐标.
(2)从x轴把四边形AMBC分成△ABC与△ABM;由点A、B、C坐标求△ABC面积;设点M横坐标为m,过点M作x轴的垂线段MH,则能用m表示MH的长,进而求△ABM的面积,得到△ABM面积与m的二次函数关系式,且对应的a值小于0,配方即求得m为何值时取得最大值,进而求点M坐标和四边形AMBC的面积最大值.
(3)作点D坐标为(4,0),可得BD=1,进而有,再加上公共角∠PBD=∠ABP,根据两边对应成比例且夹角相等可证△PBD∽△ABP,得等于相似比,进而得PD=AP,所以当C、P、D在同一直线上时,PC+PA=PC+PD=CD最小.用两点间距离公式即求得CD的长.
【完整解答】解:(1)直线y=﹣5x+5,x=0时,y=5
∴C(0,5)
y=﹣5x+5=0时,解得:x=1
∴A(1,0)
∵抛物线y=x2+bx+c经过A,C两点
∴ 解得:
∴抛物线解析式为y=x2﹣6x+5
当y=x2﹣6x+5=0时,解得:x1=1,x2=5
∴B(5,0)
(2)如图1,过点M作MH⊥x轴于点H
∵A(1,0),B(5,0),C(0,5)
∴AB=5﹣1=4,OC=5
∴S△ABC=AB•OC=×4×5=10
∵点M为x轴下方抛物线上的点
∴设M(m,m2﹣6m+5)(1<m<5)
∴MH=|m2﹣6m+5|=﹣m2+6m﹣5
∴S△ABM=AB•MH=×4(﹣m2+6m﹣5)=﹣2m2+12m﹣10=﹣2(m﹣3)2+8
∴S四边形AMBC=S△ABC+S△ABM=10+[﹣2(m﹣3)2+8]=﹣2(m﹣3)2+18
∴当m=3,即M(3,﹣4)时,四边形AMBC面积最大,最大面积等于18
(3)如图2,在x轴上取点D(4,0),连接PD、CD
∴BD=5﹣4=1
∵AB=4,BP=2
∴
∵∠PBD=∠ABP
∴△PBD∽△ABP
∴
∴PD=AP
∴PC+PA=PC+PD
∴当点C、P、D在同一直线上时,PC+PA=PC+PD=CD最小
∵CD=
∴PC+PA的最小值为
【考点剖析】
此题主要考查二次函数综合,解题的关键是熟知二次函数的性质、圆的性质及相似三角形的判断与性质.
18.如图,抛物线与轴交于,,两点(点在点的左侧),与轴交于点,且,的平分线交轴于点,过点且垂直于的直线交轴于点,点是轴下方抛物线上的一个动点,过点作轴,垂足为,交直线于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设点的横坐标为,当时,求的值;
(3)当直线为抛物线的对称轴时,以点为圆心,为半径作,点为上的一个动点,求的最小值.
【答案】(1)yx2x﹣3;(2);(3).
【思路引导】对于(1),结合已知先求出点B和点C的坐标,再利用待定系数法求解即可;
对于(2),在Rt△OAC中,利用三角函数的知识求出∠OAC的度数,再利用角平分线的定义求出∠OAD的度数,进而得到点D的坐标;接下来求出直线AD的解析式,表示出点P,H,F的坐标,再利用两点间的距离公式可完成解答;对于(3),首先求出⊙H的半径,在HA上取一点K,使得HK=14,此时K(-,);然后由HQ2=HK·HA,得到△QHK∽△AHQ,再利用相似三角形的性质求出KQ=AQ,进而可得当E、Q、K共线时,AQ+EQ的值最小,据此解答.
【完整解答】(1)由题意A(,0),B(﹣3,0),C(0,﹣3),设抛物线的解析式为y=a(x+3)(x),把C(0,﹣3)代入得到a,∴抛物线的解析式为yx2x﹣3.
(2)在Rt△AOC中,tan∠OAC,∴∠OAC=60°.
∵AD平分∠OAC,∴∠OAD=30°,∴OD=OA•tan30°=1,∴D(0,﹣1),∴直线AD的解析式为yx﹣1,由题意P(m,m2m﹣3),H(m,m﹣1),F(m,0).
∵FH=PH,∴1m﹣1﹣(m2m﹣3)
解得m或(舍弃),∴当FH=HP时,m的值为.
(3)如图,∵PF是对称轴,∴F(,0),H(,﹣2).
∵AH⊥AE,∴∠EAO=60°,∴EOOA=3,∴E(0,3).
∵C(0,﹣3),∴HC2,AH=2FH=4,∴QHCH=1,在HA上取一点K,使得HK,此时K().
∵HQ2=1,HK•HA=1,∴HQ2=HK•HA,∴.
∵∠QHK=∠AHQ,∴△QHK∽△AHQ,∴,∴KQAQ,∴AQ+QE=KQ+EQ,∴当E、Q、K共线时,AQ+QE的值最小,最小值.
【考点剖析】本题考查了相似三角形对应边成比例、两边成比例且夹角相等的两个三角形相似、待定系数法求二次函数的表达式、二次函数的图象与性质、数轴上两点间的距离公式,熟练掌握该知识点是本题解题的关键.
19.如图1,抛物线与轴交于点,与轴交于点,在轴上有一动点,,过点作轴的垂线交直线于点,交抛物线于点,过点作于点.
(1)求a的值和直线的函数表达式;
(2)设的周长为,的周长为,若,求m的值;
(3)如图2,在(2)条件下将线段绕点逆时针旋转得到,旋转角为,连接、,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【思路引导】(1)令,求出抛物线与轴交点,列出方程即可求出,根据待定系数法可以确定直线解析式.
(2)由,推出,列出方程即可解决问题.
(3)在轴上取一点使得,构造相似三角形,可以证明就是的最小值.
【完整解答】(1)令,则,
,
或,
抛物线与轴交于点,
,
.
,,
设直线解析式为,则,
解得,
直线解析式为.
(2)如图1中,
,,
,
,
,
,
,
,
,
抛物线解析式为,
,
,
解得或4,
经检验是分式方程的增根,
.
(3)如图2中,在轴上 取一点使得,连接,在上取一点使得.
,,
,
,
,
,
,
,
,此时最小(两点间线段最短,、、共线时),
最小值.
【考点剖析】本题考查相似三角形的判定和性质、待定系数法、最小值问题等知识,解题的关键是构造相似三角形,找到线段就是的最小值,属于中考压轴题.
20.如图1,在平面直角坐标系中,二次函数的图象交轴于两点,为抛物线顶点.
(1)求的值;
(2)点为直线下方抛物线上一点,过点作轴,垂足为点,交于点,是否存在?若存在,求出此时点坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图2,以为圆心,2为半径作圆,为圆上任一点,求的最小值.
【答案】(1),
(2)
(3)
【思路引导】(1)通过长度先得到点坐标,再将两点代入函数解析式,解方程即可;
(2)先求出直线的函数表达式,设出点坐标为,进而得到两点坐标,再通过列出方程,解方程即可;
(3)取取,连接,,先证得,得到,进而可得到,再通过两点坐标求得长度.
【完整解答】(1)解:,
点坐标为,
将,代入,
得,
解得,
(2)解:设直线的表达式为,
由(1)可知抛物线的表达式为,
故点坐标为,
直线的表达式为
设点坐标为,
则, ,
,
若,
则,
解得,
,
故,此时点坐标为;
(3)如图,取,连接,
,,,
又,
,
,
,
,
,
故的最小值为.
【考点剖析】本题考查二次函数综合问题,能够熟练掌握二次函数的基本性质以及相似三角形的应用是解题关键.
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第七讲 阿氏圆问题『压轴题之经典模型培优方案』
〔考法综述+技巧点拨+典例剖析+预测达标练〕
【原卷版】
在此输入内容,确保信息清晰简洁,便于观众快速理解。文字应简明扼要,突出重点,搭配合适的字体和配色,提升可读性。
讲义说明 资料简介
本讲义专为江苏省中考考生定制,聚焦数学压轴题几何模型,帮助学生掌握解题方法、强化答题技巧,轻松攻克压轴题,助力中考数学取得优异成绩。
讲义设置四大核心模块,层层递进助力备考:
模块一 考情透视,考法综述—深度剖析江苏中考压轴题命题趋势,明晰考情考点;
模块二 技巧点拨,方法揭秘—梳理核心解题思路,传授实用答题技巧,破解解题难点;
模块三 核心精讲,典例剖析—针对高频考点细致讲解,结合典型例题拆解解题步骤;
模块四 考题预测,满分训练—立足考情精准预测考题,搭配专项训练题,强化实战能力。
全程立足江苏中考考情,讲练结合,全方位提升学生压轴题解题能力,夯实数学高分基础。
模块一
考情透视 考法综述
动点到两定点距离之比为定值(即:平面上两点A、B,动点P满足 PA/PB=k(k为常数,且k≠1)),那么动点的轨迹就是圆,因这个结论最早由古希腊数学家阿波罗尼斯发现的,故称这个圆称为阿波罗尼斯圆,简称为阿氏圆。
模块二
技巧点拨 方法揭秘
当点P在圆上(阿氏圆问题)
模型建立:已知平面上两点A、B,则所有符合=k(k>0且k≠1)的点P会组成一个圆.这个结论最先由古希腊数学家阿波罗尼斯发现,称阿氏圆.
阿氏圆基本解法:构造三角形相似.
模型解读例1:
如图,⊙O的半径为r,点A,B都在⊙O外,P为⊙O上的动点,已知r=k·OB.
在OB上取一点C,使得OC= k·r,连结AC交⊙O于点P,此时PA+k·PB取最小值,最小值即为AC的长.
证明 如图,在⊙O上任取一点Q,连结AQ,BQ,连结CQ,OQ.
则OC= k·OQ,OQ= k·OB.
而∠COQ=∠QOB,所以△COQ∽△QOB,
所以QC= k·QB.
所以QA+ k·QB =QA+QC≥AC,即得证.
模型解读例2:
如图1所示,⊙O 的半径为 r,点 A、B 都在⊙O 外,P 为⊙O 上的动点, 已知 r=k·OB.连接 PA、PB,则当“PA+k·PB”的值最小时,P 点的位置如何确定?
1:连接动点至圆心0(将系数不为1的线段两端点分别与圆心相连接),即连接OP、OB;
2:计算连接线段OP、OB长度;
3:计算两线段长度的比值;
4:在OB上截取一点C,使得构建母子型相似:
5:连接AC,与圆0交点为P,即AC线段长为PA+K*PB的最小值.
本题的关键在于如何确定“k·PB”的大小,(如图 2)在线段 OB上截取 OC 使 OC=k·r,则可说明△BPO 与△PCO 相似,即 k·PB=PC.
∴本题求“PA+k·PB”的最小值转化为求“PA+PC”的最小值,即 A、P、C 三点共线时最小(如图 3),时AC线段长即所求最小值.
模块三
核心精讲 典例剖析
【典例精讲一】已知与有公共顶点C,为等边三角形,在中,.
(1)如图1,当点E与点B重合时,连接AD,已知四边形ABDC的面积为,求的值;
(2)如图2,, A、E、D三点共线,连接、,取中点M,连接,求证:;
(3)如图3,,,将以C为旋转中心旋转,取中点F,当的值最小时,求的值.
【典例精讲二】如图1,抛物线与轴交于两点,与轴交于点,其中点的坐标为,抛物线的对称轴是直线.
(1)求抛物线的解析式;
(2)若点是直线下方的抛物线上一个动点,是否存在点使四边形的面积为16,若存在,求出点的坐标若不存在,请说明理由;
(3)如图2,过点作交抛物线的对称轴于点,以点为圆心,2为半径作,点为上的一个动点,求的最小值.
模块四
考题预测 满分训练
一、选择题
1.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CB=7,AC=9,以C为圆心、3为半径作⊙C,P为⊙C上一动点,连接AP、BP,则AP+BP的最小值为( )
A.7 B.5 C. D.
二、填空题
2.如图,已知正方形的边长为2,点O是边的中点,G为正方形内一动点,且.点P是边上另一动点,连接、,则的最小值为______.
3.如图,在中,点A、点B在上,,,点C在OA上,且,点D是的中点,点M是劣弧AB上的动点,则的最小值为 __.
4.如图所示,,半径为2的圆O内切于.P为圆O上一动点,过点P作、分别垂直于的两边,垂足为M、N,则的取值范围为 ________________.
5.如图,边长为4的正方形,内切圆记为⊙O,P是⊙O上一动点,则PA+PB的最小值为________.
6.如图,已知正方ABCD的边长为6,圆B的半径为3,点P是圆B上的一个动点,则的最大值为_______.
7.如图,在边长为4的正方形ABCD内有一动点P,且BP=.连接CP,将线段PC绕点P逆时针旋转90°得到线段PQ.连接CQ、DQ,则DQ+CQ的最小值为 ___.
8.如图所示的平面直角坐标系中,,,是第一象限内一动点,,连接、,则的最小值是 ___________.
9.如图,在Rt中,AB=AC=4,点E,F分别是AB,AC的中点,点P是扇形AEF的上任意一点,连接BP,CP,则BP+CP的最小值是_____.
10.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,BC=12,AC=9,以点C为圆心,6为半径的圆上有一个动点D.连接AD、BD、CD,则2AD+3BD的最小值是________.
三、解答题
11.如图,Rt△ABC,∠ACB=90°,AC=BC=2,以C为顶点的正方形CDEF(C、D、E、F四个顶点按逆时针方向排列)可以绕点C自由转动,且CD=,连接AF,BD
(1)求证:△BDC≌△AFC
(2)当正方形CDEF有顶点在线段AB上时,直接写出BD+AD的值;
(3)直接写出正方形CDEF旋转过程中,BD+AD的最小值.
12.如图,点A、B在上,且OA=OB=6,且OA⊥OB,点C是OA的中点,点D在OB上,且OD=4,动点P在上.求2PC+PD的最小值.
13.如图1,在RT△ABC中,∠ACB=90°,CB=4,CA=6,圆C的半径为2,点P为圆上一动点,连接AP,BP,求:
①,
②,
③,
④的最小值.
14.如图,以直径 ,已知,点为⊙上一动点.
(1)如图1所示,时,求的长.
(2)如图2所示,移动点使它和边上的点满足且,四边形是什么四边形,请说明理由;
(3)如图3,在中,,线段绕点在平面内旋转,过点作的垂线,交射线于点.若,求的最大值.
15.问题提出:如图1,在中,,,,的半径为2,P为圆上一动点,连接,,求的最小值.
(1)尝试解决:为了解决这个问题,下面给出一种解题思路:如图1,连接,在上取一点D,使,连接,则.又因为,所以,所以.所以.所以.请你完成余下的思考,并求出的最小值;
(2)自主探案:在“问题提出”的条件不变的前提下,求的最小值;
(3)拓展延伸:如图2,已知在扇形中,,,,,P是上一点,求的最小值.
16.如图1所示,⊙O 的半径为 r,点 A、B 都在⊙O 外,P 为⊙O 上的动点, 已知 r=k·OB.连接 PA、PB,则当“PA+k·PB”的值最小时,P 点的位置如何确定?
17.如图1,在平面直角坐标系中,直线y=﹣5x+5与x轴,y轴分别交于A,C两点,抛物线y=x2+bx+c经过A,C两点,与x轴的另一交点为B
(1)求抛物线解析式及B点坐标;
(2)若点M为x轴下方抛物线上一动点,连接MA、MB、BC,当点M运动到某一位置时,四边形AMBC面积最大,求此时点M的坐标及四边形AMBC的面积;
(3)如图2,若P点是半径为2的⊙B上一动点,连接PC、PA,当点P运动到某一位置时,PC+PA的值最小,请求出这个最小值,并说明理由.
18.如图,抛物线与轴交于,,两点(点在点的左侧),与轴交于点,且,的平分线交轴于点,过点且垂直于的直线交轴于点,点是轴下方抛物线上的一个动点,过点作轴,垂足为,交直线于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)设点的横坐标为,当时,求的值;
(3)当直线为抛物线的对称轴时,以点为圆心,为半径作,点为上的一个动点,求的最小值.
19.如图1,抛物线与轴交于点,与轴交于点,在轴上有一动点,,过点作轴的垂线交直线于点,交抛物线于点,过点作于点.
(1)求a的值和直线的函数表达式;
(2)设的周长为,的周长为,若,求m的值;
(3)如图2,在(2)条件下将线段绕点逆时针旋转得到,旋转角为,连接、,求的最小值.
20.如图1,在平面直角坐标系中,二次函数的图象交轴于两点,为抛物线顶点.
(1)求的值;
(2)点为直线下方抛物线上一点,过点作轴,垂足为点,交于点,是否存在?若存在,求出此时点坐标;若不存在,请说明理由;
(3)如图2,以为圆心,2为半径作圆,为圆上任一点,求的最小值.
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