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中考壓軸題求三角形面積

教育 更新时间:2024-10-21 00:07:24

在中考數學試卷中,幾何綜合探究最值問題往往作為壓軸題出現,有一定的綜合性和難度,但其解題思路和方法都是相對固定的,掌握其解題思路和方法就可以幫助我們快速找到解題思路和方法,将題目順利解答。

中考壓軸題求三角形面積(初中數學幾何探究之三角形面積最值問題)1

在幾何綜合探究題中,有關線段最值及面積最值問題出現得比較多,現就以一道中考數學模拟題的幾何綜合探究題為例,來分析和讨論此類問題的解題思路、方法和要點。

先來看下題目:

中考壓軸題求三角形面積(初中數學幾何探究之三角形面積最值問題)2

題目分析:

這是一道幾何綜合探究題,一共包含三問,難度依次遞增,尤其是第三問,需要建立數學模型,來解決實際問題。

先來看看第一問:

已知定線段BC=5,動點在定線段BC的上方,且滿足點A到點B的距離是4,求△ABC的面積的最大值。

在三角形ABC中,BC為定線段,且長度為5,點A為定點,但到點B的距離為4,那麼可以作出點A的運動軌迹,即點A在以點B為圓心,4為半徑的圓周上移動。如圖所示:

中考壓軸題求三角形面積(初中數學幾何探究之三角形面積最值問題)3

随着點A的運動,三角形ABC的形狀和大小都在發生改變,但BC邊保持不變,求三角形ABC面積的最大值,以BC為邊,隻需要求出BC邊上高的最大值即可,也就是點A到BC的距離的最大值即可。

那麼當點A運動到何處時,點A到BC的距離最大呢?從上圖不難發現,當AB⊥BC于點B時,BC邊上的高,也就是點A到BC的距離最大,等于AB的長度.則高的最大值為4,那麼三角形ABC面積的最大值就是10.

第一問比較基礎,幾何圖形分析即可得出答案。

再來看看第二問:

已知圓的一條弦及其長度,并且知道其所對的弧所對的圓心度數為60度,看到這組條件,立即能想到,标準的定角定弦問題。

在弦AC上存在一點D,滿足BD=CD,結合∠ACB=60°,可知三角形BCD為等邊三角形。

問題是求△ABD周長的最大值,現在AB邊的長度已知,那麼隻需要求出AD BD的最大值即可,題目中已知BD=CD,AD BD的最大值就是AD CD的最大值,也就是AC的最大值。

那麼AC的最大值是多少呢?點C是一個動點,在圓上移動

我們知道,圓中最長的弦是直徑。因此當AC為直徑時,長度最大,此時△ABD的周長最大。

中考壓軸題求三角形面積(初中數學幾何探究之三角形面積最值問題)4

如圖,當點C運動到C′時,AC最大,接下來求AC′ 的長度,也就是圓的直徑即可。

根據題意可得,∠AC′B等于60°,∠ABC等于90°,這是一個特殊的直角三角形,根據三邊關系,可以求出C′B等于4.C′A等于8.

所以三角形ABD周長的最大值為8 4倍的根号3.

第二問的關鍵是将AD BD進行轉化,然後再利用圓中最長的弦為直徑,化折為直,進行分析和計算即可。

最後來看看第三問:

這種題目,第三問在分析和解答時,必然與前兩問有着聯系,其方法和思路有着共通的部分,因此在分析和解答第三問時,如果暫時沒有思路,可以回頭去看看第一問和第二問,參照其解題方法、輔助線方法及其轉化方法,也許就能知道思路和突破口了。

中考壓軸題求三角形面積(初中數學幾何探究之三角形面積最值問題)5

簡單分析第三問的條件,有一塊四邊形的土地ABCD,已知AB=BC=100,且AB和EG都垂直于BE,那麼可得四邊形ABCD為直角梯形,先分析到這一步。

這個題的關鍵在動點F,要求滿足的條件很多,首先是兩塊水稻的種植面積要相等,這是這一問的第一個關鍵點。

兩塊水稻的種植面積要相等,也就是△ABC和四邊形CGEF的面積要相等,在這這一步需要轉化,轉化到△ABF和△GBE中,這兩三角形面積相等。

都為直角三角形,且一組直角邊AB=BE,說明另一組直角邊BF=GE,也就說明了,這兩個三角形是全等的。

得到△ABF和△BEG全等之後,經過角的轉化可以得到∠ACB=90°,即三角形ABC為直角三角形。

再看下一個要求,要滿足△ABC的面積最大,且AC BC盡可能長,這兩個條件要同時滿足。

先思考點C在何處時,能保證三角形面積最大:

剛才已經分析得到三角形ABC為直角三角形,且AB=100。

做△ABC的外接圓,如下圖所示,以AB的中點為圓心,以AB長度一半為半徑畫圓,如下圖中紫色的圓。

點C在紫色的圓上移動。

AB邊上的高最大時,也就是點C到邊AB的距離最大,三角形ABC的面積最大,這個問題在第一問已經解決過。

根據已知條件可得,當三角形ABC為等腰直角三角形時,點C運動到最高點,也就是圖中的C′的位置時,距離AB的距離最大,此時△ABC邊上的高最大,三角形面積最大。

經過計算可得,△ABC面積的最大值為2500.

中考壓軸題求三角形面積(初中數學幾何探究之三角形面積最值問題)6

再來思考AC BC盡可能長這個要求:

求兩線段長度之和的最大值,一般的思路是化折為直

也就是該如何将AC BC轉化到同一條線上呢?

那麼可以AC的延長線上取一點B′,滿足CB=CB′.

所以AC BC=AC CB′=AB′.

也就是需要求AB′的最大值。

我們發現:在三角形AB′B中,∠AB′B=45°,且AB=100,這又是标準的定角定弦模型,可以确定B′的運動軌迹。

做△AB′B的外接圓,則點B′在圓周上運動,如圖中藍色的圓。

經過分析發現當AB′ 為△AB′B外接圓的直徑時,AB′最大,也就是點B′移動到圖中H的位置。

經過計算,可得AH=100倍的根号2.

最後再來分析,面積最大和AC BC最大能同時滿足嗎?

如圖所示,當點C運動到三角形△AB′B的外接圓的圓心O時,即可保證AC BC最大,也可以保證△ABC的面積最大。

中考壓軸題求三角形面積(初中數學幾何探究之三角形面積最值問題)7

歡迎大家一起讨論、交流和學習。

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