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中考數學線段最值

生活 更新时间:2024-07-24 16:05:04

線段型最值問題是曆年中考命題的熱點,常在壓軸題中出現,由于此類問題都是變化過程中,圖形大小或形狀是随動點的運動而變化的,學生很難把握變化圖形的形狀及其大小,故大多數學生遇到最值是"談虎色變"不敢下手或無從下手,本文拟通過實例分析,一起探讨線段型最值問題的三種解題策略。

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)1

利器一:化斜線為垂線,利用垂線段最短求解

1.(2019秋•南丹縣期中)如圖,在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=6,∠BAC=30°,∠BAC的平分線交BC于點D,E,F分别是線段AD和AB上的動點,則BE EF的最小值是_____.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)2

【解析】:方法一:如圖1所示,在AC邊上截取AB′=AB,作B′F⊥AB于點F,交AD于點E,

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)3

∵AD平分∠BAC,∴∠BAE=∠B′AE,AE=AE,∴△ABE≌△AB′E(SAS).

∴BE=B′E,∴B′F=B′E EF=BE EF,

∵垂線段最短,∴此時BE EF最短.

∵AB=AB′=6,∠BAC=30°,∴B′F=1/2AB′=3.故答案為3.

方法二:如圖2所示,在AC邊上截取AG=AF,連接BG交AD于點E,作BH⊥AC于點H,

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)4

同方法一:得△AEG≌△AFG(SAS),∴EG=EF,∴BG=BE EG=BE EF,

當BG垂直于AC時最短,即BH的長最短,

∵AB=6,∠BAC=30°,∴BH=3.故答案為3.

2.(2020•新撫區二模)如圖,邊長為5的等邊三角形ABC中,M是高CH所在直線上的一個動點,連接MB,将線段BM繞點B逆時針旋轉60°得到BN,連接HN.則在點M運動過程中,線段HN長度的最小值是_______.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)5

【解析】取CB的中點G,連接MG,根據等邊三角形的性質可得BD=BG,再求出∠HBN=∠MBG,根據旋轉的性質可得MB=NB,然後利用"邊角邊"證明∴△MBG≌△NBH,再根據全等三角形對應邊相等可得HN=MG,然後根據垂線段最短,MG⊥CH時,MG最短,即HN最短,

此時∵∠BCH=1/2×60°=30°,CG=1/2AB=1/2×5=2.5,

∴MG=1/2CM=1/2×2.5=1.25,∴HN=1.25,故答案為:1.25.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)6

3.(2020•新撫區二模)在△ABC中,∠ACB=45°,BC=5,AC=2√2,D是BC邊上的動點,連接AD,将線段AD繞點A逆時針旋轉90°得到線段AE,連接EC.

(1)如圖a,求證:CE⊥BC;

(2)連接ED,M為AC的中點,N為ED的中點,連接MN,如圖b.

①寫出DE、AC,MN三條線段的數量關系,并說明理由;

②在點D運動的過程中,當BD的長為何值時,M,E兩點之間的距離最小?最小值是_____,請直接寫出結果.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)7

【解析】(1)如圖a,過點A作AH⊥AC交BC于H,由"SAS"可證△HAD≌△CAE,可得∠ACE=∠AHD=45°,可得結論;

(2)①如圖b,連接AN,CN,由直角三角形的性質和等腰三角形的性質可得AN=CN=DN=EN=1/2DE,MN⊥AC,AM=CM=1/2AC,由勾股定理可得結論, MN² 1/4AC²=1/4DE²;

②根據垂線段最短即可解決問題.如圖c中,

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)8

由(1)可知∠ECB=90°,∴CE⊥BC,

∴當ME⊥EC時,ME的值最小,

在Rt△ABC中,∵AH=AC=2√2,∴HC=4,

∵AM=MC=√2,

在Rt△CME中,∵∠ECM=∠CME=45°,

∴EC=EM=1,由(1)可知:△HAD≌△CAE,∴HD=EC=1,

∴CD=4﹣1=3,

∴BD=5﹣3=2,∴當BD=2時,EM的值最小,最小值為1。

方法歸納:

1、由上述例題可以發現"斜大于直"問題考察題型較為廣泛,可以是單一線段最值,也可以是多條線段最值,還能是含系數的線段和的最值問題,無論是哪一種題型,都可以利用轉化思想對問題進行巧妙處理。

1)單線段的最值常見于直線型的點到直線的距離,利用"隐點"和"隐線"加大題目難度

2)多線段和的最值始終遵循"同化異,折化直"的解題思路,如遇線段系數,通過三角函數進行轉化

2、始終抓住"斜大于直"進行解題

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)9

利器二:利用将軍飲馬模型,化折線為直線

4.(2019秋•恩施市期末)如圖,△ABC中,AB=16,BC=10,AM平分∠BAC,∠BAM=15°,點D、E分别為AM、AB的動點,則BD DE的最小值是______.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)10

【解析】:作BF⊥AC于點F,如圖所示,

∵在△ABC中,AB=16,BC=10,AM平分∠BAC,∠BAM=15°,∠BFA=90°,∴∠BAC=30°,∴AB=2BF,∴BF=8,

∵AM平分∠BAC,點D、E分别為AM、AB的動點,F

∴BD DE的最小值是BF,∴BD DE=8,故答案為:8.

5.(2019秋•平谷區期末)如圖,△ABC是等邊三角形,AB=2,AD是BC邊上的高,E是AC的中點,P是AD上的一個動點,則PE PC的最小值為(  )

A.1 B.2 C.√3 D.2√3

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)11

【解析】根據等邊三角形的三線合一的性質,連接BE交AD于點P,此時PB=PC,即可得到PE PC的最小值即為BE的長.如圖,連接BE交AD于點P′,

∵,△ABC是等邊三角形,AB=2,AD是BC邊上的高,E是AC的中點,

∴AD、BE分别是等邊三角形ABC邊BC、AC的垂直平分線,

∴P′B=P′C,P′E P′C=P′E P′B=BE,根據兩點之間線段最短,點P在點P′時,PE PC有最小值,最小值即為BE的長.利用勾股定理可求得BE=√3,所以P′E P′C的最小值為√3.故選:C.

6.(2019秋•碑林區校級月考)如圖,在四邊形ABCD中,∠BAD=90°,AB=AD.連接AC,若AC=5√2,則CD CB的最小值為_____.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)12

【解析】根據旋轉的性質将三角形ADC繞點A旋轉90度到三角形ABE,使DC和BC在一條直線上,根據等腰直角三角形的性質即可求解.如圖

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)13

易得△ABE≌△ADC,∴AE=AC=5√2,BE=DC,∠EAB=∠CAD,

∴∠EAC=∠BAD=90°,∴利用勾股定理可求得EC=10,∴CD CB=CB BE=EC=10.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)14

7.(2018秋•碑林區期末)如圖,在四邊形ABCD中,∠B=∠D=90°,AB=BC,∠DAC=30°,AC=2,設Q,R分别是AB、AD上的動點,則△CQR的周長最小值是______.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)15

【解析】:如圖所示:

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)16

分别作點C關于AB、AD的對稱點E、F,連接EF與AB、AD交于點Q、R,

此時△CQR的周長最小.根據對稱性得:CR=ER,CQ=FQ,∴CR CQ QR=ER FQ QR=EF,∴△CQR的周長即為EF的長.

在Rt△ADC中,∵∠DAC=30°,AC=2,∴CD=1,

∵∠ABC=90°,AB=BC∴∠BAC=∠BCA=45°,∴BC=AC•sin45°=√2,

∵∠ADC=∠ABC=90°,∴A、B、C、D四點共圓,∴∠CDB=∠CAB=45°,

∠CBD=∠CAD=30°,在△CBD中,作CH⊥DB于H,

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)17

8.(2019秋•黃石港區校級期中)如圖,∠AOB=20°,點M,N分别是邊OA,OB上的定點,點P,Q分别是邊OB、OA上的動點,記∠MPQ=α,∠PQN=β,當MP PQ QN最小時,則β﹣α的值為______.

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)18

【解析】:如圖,作M關于OB的對稱點M′,N關于OA的對稱點N′,連接M′N′交OA于Q,交OB于P,則MP PQ QN最小,

∴∠OPM=∠OPM′=∠NPQ,∠OQP=∠AQN′=∠AQN,

∴∠QPN=1/2(180°﹣α)=∠AOB ∠MQP=20° 1/2(180°﹣β),

∴180°﹣α=40° (180°﹣β),∴β﹣α=40°.

方法歸納:求有關折線最小問題,通常情況下都是将折線問題化為直線,利用"兩點之間線段最短"進行求解。

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)19

利器三:借助方程或函數知識,化幾何為代數


中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)20


中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)21

方法歸納:将斜線轉化成直線,或将折線轉化成直線,通常要用幾何變換,需要學生有比較敏銳的眼光,一般學生很難想到,這時不妨将幾何問題代數化,将其轉化成函數的最值問題或一元二次方程根的存在性問題。

中考數學線段最值(線段型最值問題的求解三利器)22

在解決有關線段和的最小值和最大值的問題的時候,我們采用的數學思想方法是“化折為直”,有時需要通過對稱變換作轉化,然後根據“兩點之間線段最短”這個知識來解決問題,這是将軍飲馬類問題的解題思想,将軍飲馬類問題根據定點個數和動點個數可以分為以下幾類:一動點兩定點(将軍飲馬原型),一定點兩動點,兩定點兩動點,其中包括兩動點之間距離不變的問題,我們稱之為沿河飲馬問題,統統這些問題的解題策略都是:作軸對稱變換,然後化折為直,利用兩點之間線段最短來解決問題。

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