2024年中考数学热点探究十八 几何最值问题

试卷更新日期:2024-04-27 类型:二轮复习

一、选择题(每题2分,共20分)

  • 1. 如图,若正六边形ABCDEF绕着中心O旋转角α得到的图形与原来的图形重合,则α最小值为( )

    A、180° B、120° C、90° D、60°
  • 2. 如图,▱ABCD中,AB=3,AD=5,AC⊥AB , E、F为线段BD上两动点(不与端点重合)且EF=12BD , 连接AE , CF , 当点EF运动时,对AE+CF的描述正确的是( )

    A、等于定值5-2 B、有最大值1213 13 C、有最小值121313 D、有最小值13
  • 3. 如图,AB为⊙O的直径,AB=8,点C为半圆AB上一动点,以BC为边向⊙O外作正ΔBCD(点D在直线AB的上方),连接OD,则线段OD的( )

    A、随点C的运动而变化,最小值为43 B、随点C的运动而变化,最大值为8 C、随点C的运动而变化,最大值为83 D、随点C的运动而变化,但无最值
  • 4. 如图,点P是矩形ABCD内一点,连接PA、PB、PC、PD,已知AB=3,BC=4,设△PAB、△PBC、△PCD、△PDA的面积分别为S1、S2、S3、S4 , 以下判断,其中不正确的是(   )

    A、PA+PB+PC+PD的最小值为10 B、若△PAB≌△PCD,则△PAD≌△PBC C、若△PAB∼△PDA,则PA=2 D、若S1=S2 , 则S3=S4
  • 5. 如图,在矩形ABCD中,点E是对角线AC上一点,有AE=AB=3BC且BC=a , 点P是BE上一动点,则点P到边AB , AC的距离之和PM+PN的值(    )

    A、有最大值a B、有最小值32a C、是定值12a D、是定值32a
  • 6. 如图,AB为⊙O的直径,AB=10,点C是AB上方半圆上的一点,点D是AB下方半圆上的点.连接AC,BC,AD,过点D作DE∥AB交CB的延长线于点E.若AD=52 , 则当下列哪种情况时,AC•CE取得最大值. ( )

    A、CD取最大值时 B、AC⊥AD时 C、CD⊥DE时 D、OC⊥AB时
  • 7. 如图,∠MON=45° , 点A、B分别在射线OM、射线ON上运动,四边形ABCD是矩形,且AB=2 , AD=1 , 则OD的最大值为( )

    A、2+5 B、22+1 C、2+3 D、无最大值
  • 8. 如图,AB是⊙O的直径,AB=10,点C是圆上不与A , B重合的点,CD平分∠ACB , 交⊙O于D , AE平分∠CAB , 交CD于E . 有以下说法:

    ①点D是定点;

    ②AC•BC的最大值为50;

    ③D为△ABE的外心;

    ④CA+CB的最大值为102 .

    其中正确的有( )

    A、1个 B、2个 C、3个 D、4个
  • 9. 如图,E是线段AB上一点,△ADE和△BCE是位于直线AB同侧的两个等边三角形,点P , F分别是CD , AB的中点.若AB=4 , 则下列结论错误的是(   )

      

    A、PA+PB的最小值为33 B、PE+PF的最小值为23 C、△CDE周长的最小值为6 D、四边形ABCD面积的最小值为33
  • 10. 如图,已知点C在以 AB 为直径,O为圆心的半圆上, AB=4 ,以 BC 为边作等边 △BCD ,则 AD 的最大值是(   )

    A、23 B、4+23 C、2+23 D、43

二、填空题(每题2分,共12分)

  • 11. 如图,E , F是正方形ABCD的边AB的三等分点,P是对角线AC上的动点,当PE+PF取得最小值时,APPC的值是 .

  • 12.  如图,在边长为2的正方形ABCD中,E,F分别是BC , CD上的动点,M,N分别是EF , AF的中点,则MN的最大值为 .

  • 13. △ABC中,AB=8 , AC=4 , 以BC为边在△ABC外作正方形BCDE , BD、CE交于点O , 则线段AO的最大值为 .

  • 14. 如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90° , AC=6 , AB=12 , AD平分∠CAB , 点F是AC的中点,点E是AD上的动点,则CE+EF的最小值为 .

  • 15. 如图,在直角坐标系中,已知点A(4,0) , 点B为y轴正半轴上一动点,连接AB , 以AB为一边向下作等边ΔABC , 连接OC , 则OC的最小值为 .

  • 16. 如图,平面内三点A、B、C , AB=4 , AC=3 , 以BC为对角线作正方形BDCE , 连接AD , 则AD的最大值是 .

三、解答题(共4题,共26分)

  • 17. 如图所示,在△ABC中,∠ACB=90° , D是斜边AB上一点,BD=2AD , CD=4 , 求S△ACD的最大值.

  • 18. 如图,正方形ABCD中,AB=12,AE= 14 AB , 点P在BC上运动(不与B , C重合),过点P作PQ⊥EP , 交CD于点Q , 求在点P运动的过程中,BP多长时,CQ有最大值,并求出最大值.

  • 19. 如图所示,AB,CD是半径为5的⊙O的两条弦,AB=8 , CD=6 , MN是⊙O的直径,AB⊥MN于点E , CD⊥MN于点F , 且点E,F位于点O的两侧.若P为EF上任意一点,求PA+PC的最小值.

  • 20. 材料:对于一个关于x的二次三项式ax2+bx+c(a≠0) , 除了可以利用配方法求该多项式的取值范围外,爱思考的小宁同学还想到了利用根的判别式的方法,例:求x2+2x+5的最小值;
    解:令x2+2x+5=y , ∴x2+2x+(5−y)=0 ,
    ∴Δ=4−4×(5−y)≥0 , ∴y≥4 , ∴x2+2x+5的最小值为4 .
    请利用上述方法解决下列问题:如图,在△ABC中,BC=10 , 高AD=8 , 矩形EFPQ的一边QP在边上,E、F两点分别在AB、AC上,AD交EF于点H .
    (1)、若EF=2EQ , 求矩形EFPQ的面积;
    (2)、设EQ=x求矩形EFPQ的面积最大值.

四、实践探究题(共7题,共62分)

  • 21. 根据以下素材,探索完成任务.

    如何确定拍照打卡板

    素材一

    设计师小聪为某商场设计拍照打卡板(如图1),图2为其平面设计图.该打卡板是轴对称图形,由长方形DEFG和等腰三角形ABC组成,且点B , F , G , C四点共线.其中,点A到BC的距离为1.2米,FG=0.8米,DG=1.5米.

    素材二

    因考虑牢固耐用,小聪打算选用甲、乙两种材料分别制作长方形DEFG与等腰三角形ABC(两种图形无缝隙拼接),且甲材料的单价为85元/平方米,乙材料的单价为100元/平方米.

    问题解决

    任务一

    推理最大高度

    小聪说:“如果我设计的方案中CB长与C , D两点间的距离相等,那么最高点B到地面的距离就是线段DG长”,他的说法对吗?请判断并说明理由.

    任务二

    探究等腰三角形ABC面积

    假设CG长度为x米,等腰三角形ABC的面积为S , 求S关于x的函数表达式.

    任务三

    确定拍照打卡板

    小聪发现他设计的方案中,制作拍照打卡板的总费用不超过180元,请你确定CG长度的最大值.

  • 22. 阅读下列材料,解决问题:

    配方法是数学中一种很重要的恒等变形方法,我们已经学习了用配方法解一元二次方程,并在此基础上得出了一元二次方程的求根公式.其实配方法还有很多重要的应用.例如我们可以用配方法求代数式的最值及取得最值的条件,如下面的例子:

    例:求多项式2x2−8x+1的最小值

    解:2x2−8x+1=2(x2−4x)+1

    =2(x2−4x+4−4)+1

    =2(x−2)2−7

    ∵(x−2)2≥0 ,

    ∴2(x−2)2−7≥−7

    ∴多项式的最小值为−7,此时,x=2 .

    仿照上面的方法,解决下面的问题:

    (1)、当x=时,多项式−x2−4x+3有最值是;
    (2)、若代数式M=2x2−3y2−x−1 , N=x2−3y2+x−4 , 试比较M与N的大小关系;
    (3)、如图,在△ABC中,BC=a , 高AD=b , 矩形EFGH的四个顶点分别在三角形的三边上,设HE=x , 矩形EFGH的面积为S . 用含有x , a , b的代数式表示S , 并求出当x的值为多少时,S的值最大?并判断此时S与△ABC面积的关系.

  • 23. 请根据素材,完成任务.

    素材一

    如图,在Rt△ABC中,CD⊥AB , 垂足为点D , 若保证∠ACB始终为直角,则点A、B、C在以AB为直径的圆上.

    素材二

    如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90° , CD⊥AB , 垂足为点D , 取AB的中点O , 连接OC,根据“直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半”可知OC=12AB , 可得OC≥CD.

    素材三

    如图,矩形ABCD是某实验室侧截面示意图,现需要在室内安装一块长1米的遮光板EF,且EF//AB,点E到墙AB的距离为4米,到地面BC的距离为5米.点O为室内光源,OM、ON为光线,∠MON=40° , 通过调节光源的位置,可以改变背光工作区的大小.若背光工作区BM+BN的和最大时,该实验室“可利用比”最高.

    任务一

    若素材一中的AB=4,求CD的最大值.

     

    任务二

    若素材二中的CD=6,求AB的最小值.

     

    任务三

    若任务二中的∠ACB=90°改成∠ACB=60°,其余条件不变,请直接写出AB的最小值.

    任务四

    若任务二中的∠ACB=90°,CD=6改成∠ACB=α,CD=m,请直接出AB的最小值.

     

    任务五

    当素材三中的实验室“可利用比”最高,求此时BM+BN的值

     
  • 24. (实际问题)小明家住 15 楼.一天,他要把一根 3 米长的竹竿放入电梯带回家中,如果竹竿恰好刚能放入电梯中(如图①示)那么,电梯的长、宽、高和的最大值是多少米?

    (类比探究)为了解决这个实际问题,我们首先探究下面的数学问题.

    探究:如图②,在 △ABC 中, AC⊥BC .若 BC=a , AC=b , AB=c ,则 b 与 c 之有什么数量关系?

    解:在 △ABC 中,

    ∵ AC⊥BC ,

    ∴ BC2+AC2=AB2 ,即 a2+b2=c2 .

    ∵ (a−b)2≥0 ,

    ∴ a2+b2−2ab≥0 ,

    ∴ a2+b2≥2ab ,

    ∴ c2≥2ab ,

    ∴ c2+a2+b2≥2ab+a2+b2 .

    ∴ 2c2≥(a+b)2 .

    ∵ a , b , c 均大于 0 ,

    ∴ a+b 与 c 之间的数量关系是 a+b≤2c .

    (1)、探究2:如图③,在四边形 ABCD 中, AC 是对角线, AB⊥BC , AC⊥CD .若 AB=a , BC=b , CD=c , AD=d ,则 a+b+c 与 d 之间有什么数量关系?

    解: ∵ AB⊥BC , AC⊥CD ,

    ∴ BC2+AB2=AC2 , AC2+CD2=AD2 .

    ∴ a2+b2+c2=d2

    ∵ (a−b)2≥0 , (a−c)2≥0 , (b−c)2≥0 ,

    ∴ a2+b2≥2ab , a2+c2≥2ac , b2+c2≥2bc .

    将上面三式相加得, 2a2+2b2+2c2≥2ab+2ac+2bc ,

    ∴ 2d2≥2ab+2ac+2bc .

    ∴ 2d2+a2+b2+c2≥2ab+2ac+2bc+a2+b2+c2 .

    ∴ d2≥(a+b+c)2 .

    ∵ a , b , c , d 均大于 0 ,

    ∴ a+b+c 与 d 之间有这样的数量关系: a+b+c≤ d .

    (2)、探究3:如图④,仿照上面的方法探究,在五边形 ABCDE 中, AC , AD 是对角线, AB⊥BC , AC⊥CD , AD⊥DE .若 AB=a , BC=b , CD=c , DE=d , AE=e ,则 a+b+c+d 与 e 之间的数量关系是 .

    (3)、当 a1>0 , a2>0 ,…, an>0 , m>0 时,若 a12a22+⋅⋅⋅+an2=m2 ,则 a1+a2+⋅⋅⋅+an 与 m 之间的数量关系是 .
    (4)、小明家住 15 楼一天,他要把一根 3 米长的竹竿放入电梯带回家中,如果竹竿恰好刚能放入电梯中(如图①示),那么,电梯的长、宽、高和的最大值是米.
    (5)、公园准备修建一个四边形水池,边长分别为 a 米, b 米, c 米, d 米,分别以水池四边为边向外建四个正方形花园,若花园面积和为 900 平方米,则水池的最大周长为米.
  • 25.  

    【问题呈现】如图1,∠AOB=90°, OA=4,OB=5,点P在半径为2的⊙O上,求12AP+BP的最小值.

    【问题解决】小明是这样做的:如图2,在OA上取一点C使得OC=1,这样可得OCOP=12=OPOA , 又因为∠COP=∠POA,所以可得△COP ∽△POA,所以CPAP=OPOA=12 , 得CP=12AP所以12AP+BP=CP+BP.

    又因为CP+BP≥CB=OC2+OB2 , 所以12AP+BP最小值为      ▲      .

    【思路点拨】小明通过构造相似形(图3),将12AP转化成CP,再利用“两点之间线段”最短”求出CP+ BP的最小值.

    【尝试应用】如图4,∠AOB=60°, OA=10,OB=9,点P是半径为6的⊙O上一动点,求AP+23BP的最小值.

    【能力提升】如图5,∠ABC=120°, BA= BC=8,点D为平面内一点且BD= 3CD,连接AD,则△ABD面积的最大值为      ▲      .

  • 26. 旋转的图形带来结论的奥秘.已知△ABC , 将△ABC绕点A逆时针旋转得到△AB'C'.

    初步探索

    素材1:

    如图①,连接对应点BB' , CC' , 则BB'CC'=ABAC.

    素材2:

    如图②,以A为圆心,BC边上的高AD为半径作⊙A , 则B'C'与⊙A相切.

    问题解决

    (1)(ⅰ)请证明素材1所发现的结论.

    (ⅱ)如图2,过点A作AD'⊥B'C' , 垂足为D'.证明途径可以用下面的框图表示,请填写其中的空格.

    深入研究

    (2)在Rt△ABC满足∠A=90° , AB=5 , AC=25M是AC的中点,△ABC绕点M逆时针旋转得△A'B'C'.

    (ⅰ)如图③,当边B'C'恰好经过点C时,连接BB' , 则BB'的长为▲ .

    (ⅱ)若一时边B'C'所在直线恰好经过点B , 于图④中利用无刻度的直尺和圆规作出直线.(只保留作图痕迹)

    (3)在(2)的条件下,如图⑤,在旋转过程中,直线BB' , CC'交于点P , 求BP的最大值为▲ .

  • 27. 阅读下列材料,完成相应的任务

    数学活动课上,老师提出如下问题:

    如图①,在四边形ABCD中,AB⊥BC,DC⊥BC,AB=2,DC=4,BC=8,点P为BC边上的动点,求当BP的值是多少时,AP+DP有最小值,最小值是多少.

    小丽和小明对老师提出的问题进行了合作探究:

    小丽:设BP=x,则CP=8﹣x,根据勾股定理,可得AP+DP= 22+x2+42+(8−x)2 .但没有办法继续求解.

    小明:利用轴对称作图,如图②,作点A关于直线BC的对称点A′,连接A′D,与BC交于点P,根据两点之间线段最短,将求AP+DP的最小值转化为求线段A'D的长.

    由△A′BP∽△DCP,得 BP8−BP = A'BCD = 24

    所以BP= 83 .

    过点A′作A′H⊥DC,交DC的延长线于点H,再由勾股定理,可得A′D= A'H2+DH2 = 82+62 =10.

    所以当BP= 83 时,AP+DP有最小值,最小值为10.

    任务:

    (1)、类比探究:对于函数y= 1+x2+9+(4−x)2 ,当x=时,y有最小值,最小值为.
    (2)、应用拓展:如图③,若点D在BC上运动,AD⊥BC,AD=3,BC=5.连接AB,AC.求△ABC周长的最小值.