内容正文:
第八讲 胡不归问题『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
从前有个少年外出求学,某天不幸得知老父亲病危的消息,便立即赶路回家.根据“两点之间线段最短”,虽然从他此刻位置A到家B之间是一片砂石地,但他义无反顾踏上归途,当赶到家时,老人刚咽了气,小伙子追悔莫及失声痛哭.邻居告诉小伙子说,老人弥留之际不断念叨着“胡不归?胡不归?”
看到这里很多人都会有一个疑问,少年究竟能不能提前到家呢?假设可以提早到家,那么他该选择怎样的一条路线呢?这就是今天要讲的“胡不归”问题.
模块二
技巧点拨 方法揭秘
“PA+k·PB”型的最值问题,当k=1时通常为轴对称之最短路径问题,而当k>0时,若以常规的轴对称的方式解决,则无法进行,因此必须转换思路.
1. 当点P在直线上
如图,直线BM,BN交于点B,P为BM上的动点,点A在射线BM,BN同侧,已知sin∠MBN=k.
过点A作AC⊥BN于点C,交BM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BM上任取一点Q,连结AQ,作QD⊥BN于点D.
由sin∠MBN=k,可得QD= k·QB.
所以QA+k·QB=QA+QD≥AC,即得证.
2. 当点P在圆上
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.
模块三
核心精讲 典例剖析
【典例精讲一】如果有一条直线经过三角形的某个顶点,将三角形分成两个三角形,其中一个三角形与原三角形相似,则称该直线为三角形的“自相似分割线”.如图1,在△ABC中,AB=AC=1,∠BAC=108°,DE垂直平分AB,且交BC于点D,连接AD.
(1)证明直线AD是△ABC的自相似分割线;
(2)如图2,点P为直线DE上一点,当点P运动到什么位置时,PA+PC的值最小?求此时PA+PC的长度.
(3)如图3,射线CF平分∠ACB,点Q为射线CF上一点,当取最小值时,求∠QAC的正弦值.
【典例精讲二】如图1,已知正方形ABCD,AB=4,以顶点B为直角顶点的等腰Rt△BEF绕点B旋转,BE=BF=,连接AE,CF.
(1)求证:△ABE≌△CBF.
(2)如图2,连接DE,当DE=BE时,求S△BCF的值.(S△BCF表示△BCF的面积)
(3)如图3,当Rt△BEF旋转到正方形ABCD外部,且线段AE与线段CF存在交点G时,若M是CD的中点,P是线段DG上的一个动点,当满足MP+PG的值最小时,求MP的值.
模块四
考题预测 满分训练
一、选择题
1.如图,在矩形中,,,E,F分别是,上的点.现将四边形沿折叠,点A、B的对应点分别为M、N,且点N恰好落在上.连接,过B作,垂足为G,则的最小值为( )
A. B.5 C. D.7
2.如图,矩形,,,点是边上的动点,点F是射线BC上的动点,且,连接,.若,则m的最小值为( )
A. B. C. D.
3.如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与x轴交于点A,C两点,与y轴交于点B,对称轴与x轴交于点D,若P为y轴上的一个动点,连接,则的最小值为( )
A. B. C. D.
4.如图,在中,,若D是边上的动点,则的最小值是( )
A.6 B.8 C.10 D.12
5.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2﹣2x+c的图象与x轴交于A、C两点,与y轴交于点B(0,﹣3),若P是x轴上一动点,点D(0,1)在y轴上,连接PD,则PD+PC的最小值是( )
A.4 B.2+2 C.2 D.
6.如图,在中,,,,若是边上的动点,则的最小值( )
A. B. C. D.
二、填空题
7.如图,在中,,,半径为的经过点,是圆的切线,且圆的直径在线段上,设点是线段上任意一点不含端点,则的最小值为______.
8.如图,在平面直角坐标系中,直线l分别交x、y轴于B、C两点,点A、C的坐标分别为(3,0)、(0,﹣3),且∠OCB=60°,点P是直线l上一动点,连接AP,则的最小值是______.
9.如图,矩形ABCD中AB=3,BC,E为线段AB上一动点,连接CE,则AE+CE的最小值为___.
10.如图,四边形ABCD是菱形,AB=8,且∠ABC=60°,M为对角线BD(不含B点)上任意一点,则AM+BM的最小值为_____.
11.如图,中,,,于点,是线段上的一个动点,则的最小值是__________.
12.如图,在△ABC中,AB=AC=4,∠CAB=30°,AD⊥BC,垂足为D,P为线段AD上的一动点,连接PB、PC.则PA+2PB的最小值为 _____.
13.如图,在平面直角坐标系中,一次函数分别交x轴、y轴于A、B两点,若C为x轴上的一动点,则2BC+AC的最小值为__________.
14.如图,▱中,,,为边上一点,则的最小值为______.
三、解答题
15.抛物线分别交x轴于点,,交y轴于点C,抛物线的对称轴与x轴相交于点D,点M为线段OC上的动点,点N为线段AC上的动点,且.
(1)求抛物线的表达式;
(2)线段MN,NC在数量上有何关系,请写出你的理由;
(3)在M,N移动的过程中,DM+MC是否有最小值,如果有,请写出理由.
16.∠AOB=30°,OM=2,D为OB上动点,求MDOD的最小值.
17.如图1,抛物线与x轴交于A、和B两点,与y轴交于点C,点M在第一象限内的抛物线上,连接,与线段交于点N.
(1)点A坐标为 、点B坐标为 ;
(2)当时,判断与的位置关系,并说明理由;
(3)连接,设的面积为,的面积为,求的最大值.
(4)如图2,P是x轴上一动点,点在y轴上,连接,则的最小值为 .
18.如图1,已知抛物线与x轴交于两点,与y轴交于点.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)已知点是抛物线的顶点,点是线段上的一个动点(与点、不重合),过点E作轴于点,交抛物线于点.
①求四边形的面积;
②求的边上的高的最大值;
③如图2,在②的条件下,在x轴上是否存在点G,使得的值最小?若存在,请求出这个最小值;若不存在,请说明理由.
19.如图,已知抛物线(为常数,且)与轴从左至右依次交于,两点,与轴交于点,经过点的直线与抛物线的另一交点为.
(1)若点的横坐标为,求抛物线的函数表达式;
(2)在(1)条件下,设为线段上一点(不含端点),连接,一动点从点出发,沿线段以每秒1个单位的速度运动到,再沿线段以每秒2个单位的速度运动到后停止.当点的坐标是多少时,点在整个运动过程中用时最少?
20.已知,在正方形ABCD中,点E,F分别为AD上的两点,连接BE、CF,并延长交于点G,连接DG,H为CF上一点,连接BH、DH,
(1)如图1,若H为CF的中点,且,,求线段AB的长;
(2)如图2,若,过点B作于点I,求证:;
(3)如图2,在(1)的条件下,P为线段AD(包含端点A、D)上一动点,连接CP,过点B作于点Q,将沿BC翻折得,N为直线AB上一动点,连接MN,当面积最大时,直接写出的最小值.
21.如图,在平面直角坐标系中,直线分别与x,y轴交于点A,B,抛物线恰好经过这两点.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)若点C的坐标是,将绕着点C逆时针旋转90°得到,点A的对应点是点E.
①写出点E的坐标,并判断点E是否在此抛物线上;
②若点P是y轴上的任一点,求取最小值时,点P的坐标.
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第八讲 胡不归问题『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】
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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
从前有个少年外出求学,某天不幸得知老父亲病危的消息,便立即赶路回家.根据“两点之间线段最短”,虽然从他此刻位置A到家B之间是一片砂石地,但他义无反顾踏上归途,当赶到家时,老人刚咽了气,小伙子追悔莫及失声痛哭.邻居告诉小伙子说,老人弥留之际不断念叨着“胡不归?胡不归?”
看到这里很多人都会有一个疑问,少年究竟能不能提前到家呢?假设可以提早到家,那么他该选择怎样的一条路线呢?这就是今天要讲的“胡不归”问题.
模块二
技巧点拨 方法揭秘
“PA+k·PB”型的最值问题,当k=1时通常为轴对称之最短路径问题,而当k>0时,若以常规的轴对称的方式解决,则无法进行,因此必须转换思路.
1. 当点P在直线上
如图,直线BM,BN交于点B,P为BM上的动点,点A在射线BM,BN同侧,已知sin∠MBN=k.
过点A作AC⊥BN于点C,交BM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BM上任取一点Q,连结AQ,作QD⊥BN于点D.
由sin∠MBN=k,可得QD= k·QB.
所以QA+k·QB=QA+QD≥AC,即得证.
2. 当点P在圆上
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.
模块三
核心精讲 典例剖析
【典例精讲一】如果有一条直线经过三角形的某个顶点,将三角形分成两个三角形,其中一个三角形与原三角形相似,则称该直线为三角形的“自相似分割线”.如图1,在△ABC中,AB=AC=1,∠BAC=108°,DE垂直平分AB,且交BC于点D,连接AD.
(1)证明直线AD是△ABC的自相似分割线;
(2)如图2,点P为直线DE上一点,当点P运动到什么位置时,PA+PC的值最小?求此时PA+PC的长度.
(3)如图3,射线CF平分∠ACB,点Q为射线CF上一点,当取最小值时,求∠QAC的正弦值.
【答案】(1)直线AD是△ABC的自相似分割线;
(2)当点运动到点时,PA+PC的值最小,此时;
(3)∠QAC的正弦值为
【思路引导】(1)根据定义证明△DBA∽△ABC即可得证;
(2)根据垂直平分线的性质可得,当点与重合时,,此时最小,设,则
根据,列出方程,解方程求解即可求得,进而即可求得的长,即最小值;
(3)过点作于点,过点作于点,连接,设与交于点,根据已知条件求得,进而转化为,则当点落在上时,点与点重合,此时的值最小,最小值为,进而根据求解即可.
【完整解答】(1)∵△ABC中,AB=AC=1,∠BAC = 108°
∴∠B =∠C =(180°-∠BAC)= 36°
∵DE垂直平分AB
∴AD = BD
∴∠B =∠BAD = 36°
∴∠C =∠BAD
又∵∠B =∠B
∴△DBA∽△ABC
∴直线AD是△ABC的自相似分割线.
(2)如图,连接,,
垂直平分AB,
当点与重合时,,此时最小,
,
设,则
解得:
PA+PC=
当点运动到点时,PA+PC的值最小,此时;
(3)如图,过点作于点,过点作于点,连接,设与交于点,
,
由(2)知,
平分
点落在上时,点与点重合,
即此时的值最小,最小值为
∠QAC的正弦值为
【考点剖析】本题考查了相似三角形的性质与判定,求角的正弦,垂直平分线的性质,两点之间线段最短,垂线段最短,胡不归问题,转化线段是解题的关键.
【典例精讲二】如图1,已知正方形ABCD,AB=4,以顶点B为直角顶点的等腰Rt△BEF绕点B旋转,BE=BF=,连接AE,CF.
(1)求证:△ABE≌△CBF.
(2)如图2,连接DE,当DE=BE时,求S△BCF的值.(S△BCF表示△BCF的面积)
(3)如图3,当Rt△BEF旋转到正方形ABCD外部,且线段AE与线段CF存在交点G时,若M是CD的中点,P是线段DG上的一个动点,当满足MP+PG的值最小时,求MP的值.
【答案】(1)见解析
(2)2或6
(3)
【思路引导】(1)由“SAS”可证△ABE≌△CBF;
(2)由“SSS”可证△ADE≌△ABE,可得∠DAE=∠BAE=45°,可证AH=EH,由勾股定理可求BE的长,即可求解;
(3)先确定点P的位置,过点B作BQ⊥CF于Q,由勾股定理可求CE的长,由平行线分线段成比例可求解.
【完整解答】(1)证明:∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC,∠ABC=90°,
∵∠EBF=90°=∠ABC,
∴∠ABE=∠CBF,
又∵BE=BF,AB=BC,
在△ABE和△CBF中,
,
∴△ABE≌△CBF(SAS);
(2)解:如图2,过点E作EH⊥AB于H,
∵△ABE≌△CBF,
∴S△ABE=S△CBF,
∵AD=AB,AE=AE,DE=BE,
∴△ADE≌△ABE(SSS),
∴∠DAE=∠BAE=45°,
∵EH⊥AB,
∴∠EAB=∠AEH=45°,
∴AH=EH,
∵BE2=BH2+EH2,
∴10=EH2+(4﹣EH)2,
∴EH=1或3,
当EH=1时
∴S△ABE=S△BCF=AB×EH=×4×1=2,
当EH=3时
∴S△ABE=S△BCF=AB×EH=×4×3=6,
∴S△BCF的值是2或6;
(3)解:如图3,过点P作PK⊥AE于K,
由(1)同理可得△ABE≌△CBF,
∴∠EAB=∠BCF,
∵∠BAE+∠CAE+∠ACB=90°,
∴∠BCF+∠CAE+∠ACB=90°,
∴∠AGC=90°,
∵∠AGC=∠ADC=90°,
∴点A,点G,点C,点D四点共圆,
∴∠ACD=∠AGD=45°,
∵PK⊥AG,
∴∠PGK=∠GPK=45°,
∴PK=GK=PG,
∴MP+PG=MP+PK,
∴当点M,点P,点K三点共线时,且点E,点G重合时,MP+PG值最小,即MP+PG最小,
如图4,过点B作BQ⊥CF于Q,
∵BE=BF=,∠EBF=90°,BQ⊥EF,
∴EF=2,BQ=EQ=FQ=,
∵CQ=,
∴CE=CQ﹣EQ=,
∵MK⊥AE,CE⊥AE,
∴MK∥CE,
∴,
又∵M是CD的中点,
∴DC=2DM,
∴MP=CE=.
【考点剖析】本题主要考查勾股定理、全等三角形的性质与判定、正方形的性质及圆的基本性质,熟练掌握勾股定理、全等三角形的性质与判定、正方形的性质及圆的基本性质是解题的关键.
模块四
考题预测 满分训练
一、选择题
1.如图,在矩形中,,,E,F分别是,上的点.现将四边形沿折叠,点A、B的对应点分别为M、N,且点N恰好落在上.连接,过B作,垂足为G,则的最小值为( )
A. B.5 C. D.7
【答案】A
【思路引导】连接,,延长到J,使得,连接,证明,利用勾股定理求出即可解决问题.
【完整解答】解:连接,,延长到J,使得,连接.
由翻折变换的性质可知垂直平分线段,,
,
,G,N三点共线,
,
四边形是矩形,
,
,
,
,
,
,,
,
,
的最小值为.
故选:A.
【考点剖析】本题考查矩形的性质,勾股定理,翻折变换,线段垂直平分线的性质等知识,解题的关键是学会利用轴对称变换的性质解决最短问题.
2.如图,矩形,,,点是边上的动点,点F是射线BC上的动点,且,连接,.若,则m的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【思路引导】延长到G,使,连接、,得到,从而可得,再利用勾股定理即可求出最小值.
【完整解答】解:如图,延长到G,使,连接、,
在矩形,,
∴,
又∵,
∴,
∴
∴,即,
∵,
∴,
∴当G、E、C三点共线时,m取最小值为GC,
,
∴m的最小值为.
故选C.
【考点剖析】本题主要考查了矩形的性质、相似三角形的判定和性质、最短距离问题,一般求两条线段最短距离问题,都转化为一条线段.本题通过构造,得到,利用两点间线段最短解决m取最小值的问题.
3.如图,在平面直角坐标系中,二次函数的图象与x轴交于点A,C两点,与y轴交于点B,对称轴与x轴交于点D,若P为y轴上的一个动点,连接,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【思路引导】作射线,作于E,作于F,交y轴于,可求得,从而得出,进而得出,进一步得出结果.
【完整解答】解:如图,
作射线,作于E,作于F,交y轴于,
抛物线的对称轴为直线,
∴,
当时,,
∴,
当时,,
∴,,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,当点P在时,最小,最大值等于,
在中,,,
∴,
∴,
故选:A.
【考点剖析】本题以二次函数为背景,考查了二次函数与一元二次方程之间的关系,解直角三角形等知识,解决问题的关键是用三角函数构造.
4.如图,在中,,若D是边上的动点,则的最小值是( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【答案】D
【思路引导】过点C作射线,使,再过动点D作,垂足为点F,连接,在中,当A,D,F在同一直线上,即时,的值最小,最小值等于垂线段的长.
【完整解答】解:过点C作射线,使,再过动点D作,垂足为点F,连接,如图所示:
在中,,
∴,
∵
=,
∴当A,D,F在同一直线上,即时,的值最小,最小值等于垂线段的长,
此时,,
∴是等边三角形,
∴,
在中,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴的最小值为12,
故选:D.
【考点剖析】本题考查垂线段最短、勾股定理等知识,解题的关键是学会添加辅助线,构造胡不归模型,学会用转化的思想思考问题,属于中考选择或填空题中的压轴题.
5.如图,在平面直角坐标系中,二次函数y=x2﹣2x+c的图象与x轴交于A、C两点,与y轴交于点B(0,﹣3),若P是x轴上一动点,点D(0,1)在y轴上,连接PD,则PD+PC的最小值是( )
A.4 B.2+2 C.2 D.
【答案】A
【思路引导】过点P作PJ⊥BC于J,过点D作DH⊥BC于H.根据,求出的最小值即可解决问题.
【完整解答】解:过点P作PJ⊥BC于J,过点D作DH⊥BC于H.
∵二次函数y=x2﹣2x+c的图象与y轴交于点B(0,﹣3),
∴c=﹣3,
∴二次函数的解析式为y=x2﹣2x﹣3,令y=0,x2﹣2x﹣3=0,
解得x=﹣1或3,
∴A(﹣1,0),B(0,-3),
∴OB=OC=3,
∵∠BOC=90°,
∴∠OBC=∠OCB=45°,
∵D(0,1),
∴OD=1,BD=4,
∵DH⊥BC,
∴∠DHB=90°,
设,则,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵PJ⊥CB,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴DP+PJ的最小值为,
∴的最小值为4.
故选:A.
【考点剖析】本题考查了二次函数的相关性质,以及等腰直角三角形的判定和性质,垂线段最短等知识,解题的关键是学会用转化的思想思考问题.
6.如图,在中,,,,若是边上的动点,则的最小值( )
A. B. C. D.
【答案】B
【思路引导】作点A关于BC的对称点A',连接AA', A'D,过D作DE⊥AC于E,易得2DE = CD,AD= A'D,从而得出AD+ DE = A'D+ DE,当A',D, E在同一直线上时,AD + DE的最小值等于A' E的长是3,进而求出2AD十CD的最小值.
【完整解答】如图所示,作点A关于BC的对称点A',连接AA', A'D,过D作DE⊥AC于E
∵∠BAC = 90o,∠B = 60o,AB= 2
∴BH=1,AH=,AA'=2,∠C= 30o
∴DE =CD,即2DE = CD
∵A与A'关于BC对称
∴AD= A'D
∴AD+ DE = A'D+ DE
∴当A',D, E在同一直线上时
AD + DE的最小值等于A' E的长,
在Rt△AA' E中:A' E= sin60o×AA'=×2= 3
∴AD十DE的最小值为3
∴2AD十CD的最小值为6
故选B
【考点剖析】本题主要考查了三角形的动点最值问题,做完辅助线后先求出AD + DE的最小值是解题关键.
二、填空题
7.如图,在中,,,半径为的经过点,是圆的切线,且圆的直径在线段上,设点是线段上任意一点不含端点,则的最小值为______.
【答案】
【思路引导】过点作关于的平行线,过点作垂直于该平行线于,可将转化为,此时就等于,当共线时,即为所要求的最小值.
【完整解答】解:如图所示,过点作关于的平行线,过点作垂直于该平行线于,
,,,
,
,,
,
,
当,,三点共线,即在图中在位置,在位置的时候有最小,
当,,三点共线时,有最小值,
此时,
的最小值为,
故答案为.
【考点剖析】本题主要考查了最值问题中的胡不归问题,解题的关键是在于将进行转换.
8.如图,在平面直角坐标系中,直线l分别交x、y轴于B、C两点,点A、C的坐标分别为(3,0)、(0,﹣3),且∠OCB=60°,点P是直线l上一动点,连接AP,则的最小值是______.
【答案】/
【思路引导】作∠OCE=120°,过点P作PG⊥CE于点G,利用含30度角的直角三角形的性质以及勾股定理求得PG=PC;当A、P、G在同一直线时,AP+PC= AP+PG= AG的值最小,再利用含30度角的直角三角形的性质以及勾股定理即可求解.
【完整解答】解:∵点A、C的坐标分别为(3,0)、(0,﹣3),
∴OA=3,OC=3,
作∠OCE=120°,
∵∠OCB=60°,
则∠OCB=∠BCE=∠FCE=60°,
过点P作PG⊥CE于点G,如图:
在Rt△PCG中,∠PCG=60°,则∠CPG=30°,
∴CG=PC,由勾股定理得PG=PC,
∴AP+PC= AP+PG,
当A、P、G在同一直线时,AP+PG= AG的值最小,
延长AG交y轴于点F,
∵∠FCG=60°,∠CGF=90°,
∴∠CFG=30°,
∴CF=2CG,GF=CF,
在Rt△OAF中,∠AOF=90°,∠OFA=30°,
∴AF=2OA=6,OF=,
∴CF=OF-OC=,
∴GF=()=,
∴AG=AF-FG=,
即AP+PC的最小值为.
故答案为:.
【考点剖析】本题考查了坐标与图形,含30度角的直角三角形的性质以及勾股定理,作出合适的辅助线,得到当A、P、G在同一直线时,AP+PC= AP+PG= AG的值最小是解题的关键.
9.如图,矩形ABCD中AB=3,BC,E为线段AB上一动点,连接CE,则AE+CE的最小值为___.
【答案】3
【完整解答】思路引领:在射线AB的下方作∠MAB=30°,过点E作ET⊥AM于T,过点C作CH⊥AM于H.易证ETAE,推出AE+EC=CE+ET≥CH,求出CH即可解决问题.
答案详解:∵四边形ABCD是矩形,
∴∠B=90°,
∴tan∠CAB,
∴∠CAB=30°,
∴AC=2BC=2,
在射线AB的下方作∠MAB=30°,过点E作ET⊥AM于T,过点C作CH⊥AM于H.
∵ET⊥AM,∠EAT=30°,
∴ETAE,
∵∠CAH=60°,∠CHA=90°,AC=2,
∴CH=AC•sin6°=23,
∵AE+EC=CE+ET≥CH,
∴AE+EC≥3,
∴AE+EC的最小值为3,
故答案为3.
10.如图,四边形ABCD是菱形,AB=8,且∠ABC=60°,M为对角线BD(不含B点)上任意一点,则AM+BM的最小值为_____.
【答案】4
【思路引导】如图,过点A作AT⊥BC于T,过点M作MH⊥BC于H,根据菱形的性质和30°角的直角三角形的性质可得MH=BM,于是可得AM+BM的最小值即为AT的长,再利用解直角三角形的知识求解即可.
【完整解答】解:如图,过点A作AT⊥BC于T,过点M作MH⊥BC于H.
∵四边形ABCD是菱形,∠ABC=60°,
∴∠DBC=∠ABC=30°,
∵MH⊥BC,∴∠BHM=90°,
∴MH=BM,
∴AM+BM=AM+MH,
∵AT⊥BC,∴∠ATB=90°,
∴AT=AB•sin60°=4,
∵AM+MH≥AT,
∴AM+MH≥4,
∴AM+BM≥4,
∴AM+BM的最小值为4,
故答案为:4.
【考点剖析】本题考查了菱形的性质、30°角的直角三角形的性质、垂线段最短以及解直角三角形等知识,属于常考题型,熟练掌握上述知识、明确解答的方法是解题关键.
11.如图,中,,,于点,是线段上的一个动点,则的最小值是__________.
【答案】
【思路引导】过点D作于,过点C作于,首先通过勾股定理及求出AE,BE的长度,然后根据等腰三角形两腰上的高相等得出,然后通过锐角三角函数得出,进而可得出,最后利用即可求值.
【完整解答】解:如图,过点D作于,过点C作于.
∵,
∴,
∵,
设,,
∴,
∴,
∴或(舍弃),
∴,
∵,,,
∴(等腰三角形两腰上的高相等)
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴的最小值为,
故答案为:.
【考点剖析】本题主要考查解直角三角形,等腰三角形的性质,勾股定理,垂线段最短等,学会添加辅助线并利用转化的思想是解题的关键.
12.如图,在△ABC中,AB=AC=4,∠CAB=30°,AD⊥BC,垂足为D,P为线段AD上的一动点,连接PB、PC.则PA+2PB的最小值为 _____.
【答案】4
【思路引导】在∠BAC的外部作∠CAE=15°,作BF⊥AE于F,交AD于P,此时PA+2PB=2==2BF,通过解直角三角形ABF,进一步求得结果.
【完整解答】解:如图,
在∠BAC的外部作∠CAE=15°,作BF⊥AE于F,交AD于P,
此时PA+2PB最小,
∴∠AFB=90°
∵AB=AC,AD⊥BC,
∴∠CAD=∠BAD=,
∴∠EAD=∠CAE+∠CAD=30°,
∴PF=,
∴PA+2PB=2==2BF,
在Rt△ABF中,AB=4,∠BAF=∠BAC+∠CAE=45°,
∴BF=AB•sin45°=4,
∴(PA+2PB)最大=2BF=,
故答案为:.
【考点剖析】本题考查了等腰三角形的性质,解直角直角三角形,解题的关键是作辅助线.
13.如图,在平面直角坐标系中,一次函数分别交x轴、y轴于A、B两点,若C为x轴上的一动点,则2BC+AC的最小值为__________.
【答案】6
【思路引导】先求出点A,点B坐标,由勾股定理可求AB的长,作点B关于OA的对称点,可证是等边三角形,由直角三角形的性质可得CH=AC,则,即当点,点C,点H三点共线时,有最小值,即2BC+AC有最小值,由直角三角形的性质可求解.
【完整解答】解:∵一次函数分别交x轴、y轴于A、B两点,
∴点A(3,0),点,
∴AO=3,,
∴,
作点B关于OA的对称点,连接 ,,过点C作CH⊥AB于H,如图所示:
∴,
∴,
∴,
∴是等边三角形,
∵,
∴,
∵CH⊥AB,
∴,
∴,
∴当点,点C,点H三点共线时,有最小值,即2BC+AC有最小值,
此时,,是等边三角形,
∴,,
∴,
∴2BC+AC的最小值为6.
故答案为:6.
【考点剖析】本题是胡不归问题,考查了一次函数的性质,等边三角形的判定和性质,直角三角形的性质,确定点C的位置是解题的关键.
14.如图,▱中,,,为边上一点,则的最小值为______.
【答案】
【思路引导】作PH丄AD交AD的延长线于H,由直角三角形的性质可得HP=DP,因此PD+2PB=2(DP+PB)=2(PH+PB),当H、P、B三点共线时HP+PB有最小值,即PD十2PB有最小值,即可求解.
【完整解答】如图,过点作,交的延长线于,
四边形是平行四边形,
,
∴
∵PH丄AD
∴
∴,,
∴
当点,点,点三点共线时,HP+PB有最小值,即有最小值,
此时 ,,,
∴ ,
则最小值为,
故答案为:.
【考点剖析】本题考查了胡不归问题,平行四边形的性质,直角三角形的性质,垂线段最短等知识.构造直角三角形是解题的关键.
三、解答题
15.抛物线分别交x轴于点,,交y轴于点C,抛物线的对称轴与x轴相交于点D,点M为线段OC上的动点,点N为线段AC上的动点,且.
(1)求抛物线的表达式;
(2)线段MN,NC在数量上有何关系,请写出你的理由;
(3)在M,N移动的过程中,DM+MC是否有最小值,如果有,请写出理由.
【答案】(1)
(2),见解析
(3)有,最小值为
【思路引导】(1)利用待定系数法即可求解;
(2)在中,,,根据,有,即可得,问题得解;
(3)先求出,即,即有,则的最小值是的最小值,即点D到AC的垂线段DN的长,问题随之得解.
【完整解答】(1)把点,代入抛物线中得:
,解得:,
∴抛物线的解析式为:;
(2),
理由是:如图1,
令,则,即,
∵,,
∴,,,
在中,,,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴;
(3)在M,N移动的过程中,有最小值是,理由如下:
由(2)知:,
∴,即,
∴,
∴的最小值是的最小值,即D、M、N三点共线时,点D到AC的垂线段DN的长,如图2,
抛物线解析式为:;
∴对称轴是:,即,
∴,
在中,,
∴,
即,
∴在M,N移动的过程中,有最小值是.
【考点剖析】本题主要考查了利用待定系数法求解抛物线解析式,二次函数的性质,解直角三角形以及垂线段最短等知识.题目难度不大,细心作答即可.掌握二次函数的性质是解答本题的关键.
16.∠AOB=30°,OM=2,D为OB上动点,求MDOD的最小值.
【答案】
【完整解答】思路引领:(胡不归经典)作∠BON=∠AOB=30°,过点M作MC⊥ON于点C,交OB于点D′,当MC⊥ON时,(此时点D′即为点D)MDOD=MD+CD的值最小,最小值是CM的长,
答案详解:如图,
作∠BON=∠AOB=30°,过点M作MC⊥ON于点C,交OB于点D′,
∴CD′OD′
所以当MC⊥ON时,(此时点D′即为点D)
MDOD=MD+CD的值最小,最小值是CM的长,
∴在Rt△OCM中,∠OMC=30°,OM=2
∴OC=1,
∴CM.
答:MDOD的最小值为.
17.如图1,抛物线与x轴交于A、和B两点,与y轴交于点C,点M在第一象限内的抛物线上,连接,与线段交于点N.
(1)点A坐标为 、点B坐标为 ;
(2)当时,判断与的位置关系,并说明理由;
(3)连接,设的面积为,的面积为,求的最大值.
(4)如图2,P是x轴上一动点,点在y轴上,连接,则的最小值为 .
【答案】(1),
(2)
(3)
(4)3
【思路引导】本题为二次函数综合题,考查了二次函数的性质,相似三角形判定与性质,利用三角函数解直角三角形,胡不归求线段最短问题,综合性强,难度较大﹒
(1)把代入二次函数得,解得,即可得到点A坐标为、点B坐标为;
(2)求出点C坐标为﹒作轴,垂足为H﹒设点M坐标为,则,,在中,根据,得到,解得,舍去,即可得到点M坐标为,结合点C坐标为,即可得到;
(3)设交于点G,作,交直线于点K﹒求出直线解析式为,进而求出点K坐标为,得到﹒设点M坐标为,得到点G坐标为,﹒根据设与有公共高,得到﹒证明,得到,即可得到﹒从而得到当时,有最大值,最大值为;
(4)求出,得到﹒作,垂足为E﹒根据在中,,得到,从而得到当点D、P、E在同一直线上时,,此时值最小,最小值为﹒证明,得到,即可得到最小值为3﹒
【完整解答】(1)解:把代入得
,
解得,
∴点A坐标为、点B坐标为﹒
故答案为:,;
(2)解:把代入得,
∴点C坐标为﹒
如图,作轴,垂足为H﹒
设点M坐标为,
则,,
∵在中,,
∴,
解得,
经检验,都是分式方程的解,其中不合题意,舍去,
∴点M坐标为,
∵点C坐标为,
∴;
(3)解:如图2,设交于点G,作,交直线于点K﹒
设直线解析式为,
∵点B坐标为,点C坐标为,
∴,
∴,
∴直线解析式为,
∵点A坐标为,
∴当时,,
∴点K坐标为,
∴,
设点M坐标为,
∴点G坐标为,
∴﹒
∵设与有公共高,
∴﹒
∵,轴,
,
∴,
∴,
∴
∴﹒
∵,
∴当时,有最大值,最大值为;
(4)解:∵点B坐标为,点C坐标为,
∴,
∴,
∴﹒
如图,作,垂足为E﹒
∴在中,,
∴,
∴当点D、P、E在同一直线上时,,此时值最小,最小值为﹒
∵,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
即最小值为3﹒
故答案为:3
18.如图1,已知抛物线与x轴交于两点,与y轴交于点.
(1)求该抛物线所对应的函数关系式;
(2)已知点是抛物线的顶点,点是线段上的一个动点(与点、不重合),过点E作轴于点,交抛物线于点.
①求四边形的面积;
②求的边上的高的最大值;
③如图2,在②的条件下,在x轴上是否存在点G,使得的值最小?若存在,请求出这个最小值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①9;②.③
【思路引导】(1)根据抛物线与x轴交于,两点,设函数解析式为,再将点代入求解即可.
(2)①先求出抛物线的顶点坐标为,再根据四边形的面积计算即可;
②求出直线的解析式为:,求出,设的边上的高为,设点E为,则,在中,,即可求出答案;
③以点A为顶点作,过点G作于点M,得到三点共线时,有最小值,即为的长,此时点G在点的位置,利用解直角三角形求出答案即可.
【完整解答】(1)∵抛物线与x轴交于,两点,
∴设该抛物线的解析式为:.
∵过点,
∴,
解得,
∴该抛物线的解析式为:.
(2)∵,
∴抛物线的顶点坐标为
∴四边形的面积;
即四边形的面积
②设直线的解析式为:,
把点,代入,得
,解得,
∴直线的解析式为:.
∵, ,
∴,
∵,
∴,
∴,
设的边上的高为,如图,
设点E为,则,
则,
在中,,
∵,
∴当时,有最大值,最大值为;
③以点A为顶点作,过点G作于点M,
∴,
∴,即三点共线时,有最小值,即为的长,此时点G在点的位置,
如图:
由可知,当时,,
∴有最大值时,点E的坐标为, 则,
在中,,
∴,,
∴,
∴,
∴,
即的最小值为
【考点剖析】本题考查了待定系数法求解析式,等腰直角三角形的判定和性质,二次函数求最值,解直角三角形,矩形的判定和性质等知识,解题关键是在求等腰直角三角形的存在性时,注意分类讨论的思想的运用,要把所有符合条件的点求全.
19.如图,已知抛物线(为常数,且)与轴从左至右依次交于,两点,与轴交于点,经过点的直线与抛物线的另一交点为.
(1)若点的横坐标为,求抛物线的函数表达式;
(2)在(1)条件下,设为线段上一点(不含端点),连接,一动点从点出发,沿线段以每秒1个单位的速度运动到,再沿线段以每秒2个单位的速度运动到后停止.当点的坐标是多少时,点在整个运动过程中用时最少?
【答案】(1)
(2)
【思路引导】(1)由点的坐标求出直线的解析式,再由点的横坐标代入直线的解析式求出点的坐标,然后将点的坐标代入抛物线解析式求,从而得到抛物线的函数表达式;
(2)过点作轴于点,过点和点分别作轴的平行线和轴的平行线,交于点,过点作于点,由点和点的坐标求线段、和的长度,得到,结合速度可知时间为,然后利用“角所对的直角边是斜边的一半”得,从而得到,进而求得此时点坐标.
【完整解答】(1)解:对于,当时,或,
∴,,
将点代入,得:
∴,
则直线的解析式为:,
当时,,
∴,
将点代入,得:,
∴,
∴抛物线的表达式为:;
(2)由题意得:点的运动时间为,
过点作轴于点,
∵,,
∴,,,
∴,
过点和点分别作轴的平行线和轴的平行线,交于点,
∴,
∴,
∴,
过点作于点,此时,
∴与直线的交点即为所求点,
∵,
∴当时,,
∴点的坐标为时,点在整个运动过程中用时最少.
【考点剖析】本题考查了二次函数和一次函数图象上点的坐标特征、待定系数法求抛物线解析式、特殊角的直角三角形三边关系,第2问的突破点是利用转化的思想结合“角所对的直角边是斜边的一半”将进行转化,然后利用垂线段最短求得用时最小时的点坐标.
20.已知,在正方形ABCD中,点E,F分别为AD上的两点,连接BE、CF,并延长交于点G,连接DG,H为CF上一点,连接BH、DH,
(1)如图1,若H为CF的中点,且,,求线段AB的长;
(2)如图2,若,过点B作于点I,求证:;
(3)如图2,在(1)的条件下,P为线段AD(包含端点A、D)上一动点,连接CP,过点B作于点Q,将沿BC翻折得,N为直线AB上一动点,连接MN,当面积最大时,直接写出的最小值.
【答案】(1)3
(2)见解析
(3)
【思路引导】(1)根据正方形的性质,直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半可得,设正方形的边长为,,可得,在中,根据勾股定理建立方程,即可求解;
(2)过点作 于点,证明是等腰直角三角形,,进而证明是等腰直角三角形,根据即可得证;
(3)取的中点,连接,连接,以为底边,在的左侧作等腰直角三角形,根据直角三角形中斜边上的中点等于斜边的一半可得,则当时,的面积最大,由,可得当三点共线时,取得最小值,证明四边形是矩形,可得,即的最小值为.
【完整解答】(1)解:∵四边形是正方形,
∴,
H为CF的中点,,
,
设正方形的边长为,,可得,
在中,,
即,
解得,
;
(2)如图,过点作 于点,
,,
,
,
,,
,
,
,
是等腰直角三角形,
,
,,
,
,,
,
,
是等腰直角三角形,
,
,
即;
(3)如图甲所示,取的中点,连接,连接,以为底边,在的左侧作等腰直角三角形,
,
,
是直角三角形,
将沿BC翻折得,
是直角三角形,
,
当时,的面积最大,
是的中点,
是等腰直角三角形,
则也是等腰直角三角形,
,
此时如图乙所示,则点与重合,
,
三点共线时,取得最小值,
,
,,
则四边形是矩形,
,
即的最小值为.
【考点剖析】本题考查了正方形的性质,勾股定理,等腰直角三角形的性质,折叠的性质,两点之间线段最短,全等三角形的性质与判定,掌握以上知识是解题的关键.
21.如图,在平面直角坐标系中,直线分别与x,y轴交于点A,B,抛物线恰好经过这两点.
(1)求此抛物线的解析式;
(2)若点C的坐标是,将绕着点C逆时针旋转90°得到,点A的对应点是点E.
①写出点E的坐标,并判断点E是否在此抛物线上;
②若点P是y轴上的任一点,求取最小值时,点P的坐标.
【答案】(1)
(2)①点E在抛物线上;②P(0,−)
【思路引导】(1)先求出A、B坐标,然后根据待定系数法求解即可;
(2)①根据旋转的性质求出EF=AO=3,CF=CO=6,从而可求E的坐标,然后把E的坐标代入(1)的函数解析式中,从而判断出点E是否在抛物线上;
②过点E作EH⊥AB,交y轴于P,垂足为H,,则,得,可知HP+PE的最小值为EH的长,从而解决问题.
【完整解答】(1)解:当x=0时,y=-4,
当y=0时,,
∴x=-3,
∴A(-3,0),B(0,-4),
把A、B代入抛物线,
得,
∴,
∴抛物线解析式为.
(2)解:①∵A(-3,0),C(0,6),
∴AO=3,CO=6,
由旋转知:EF=AO=3,CF=CO=6,∠FCO=90°
∴E到x轴的距离为6-3=3,
∴点E的坐标为(6,3),
当x=3时,,
∴点E在抛物线上;
②过点E作EH⊥AB,交y轴于P,垂足为H,
∵A(−3,0),B(0,−4),
∴OA=3,OB=4,
∴AB=5,
∵,
∴,
∴,
∴HP+PE的最小值为EH的长,
作EG⊥y轴于G,
∵∠GEP=∠ABO,
∴tan∠GEP=tan∠ABO,
∴,
∴,
∴,
∴OP=−3=,
∴P(0,−).
【考点剖析】本题是二次函数综合题,主要考查了待定系数法求函数解析式,旋转的性质,三角函数,两点之间、线段最短等知识,利用三角函数将转化为HP的长是解题的关键.
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