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文檔簡介
專題21最值問題中的阿氏圓模型【模型展示】特點“PA+k·PB”型的最值問題是近幾年中考考查的熱點更是難點。當k值為1時,即為“PA+PB”之和最短問題,用“飲馬問題”模型來處理,即可以轉(zhuǎn)化為軸對稱問題來處理。當k取不為1的正數(shù)時,再以常規(guī)的軸對稱思想來解決問題,則無法進行,因此必須轉(zhuǎn)換思路。此類問題的處理通常以動點P所在圖像的不同來分類:點P在直線上運動和點P在圓上運動。其中點P在直線上運動的類型稱之為“胡不歸”問題;點P在圓周上運動的類型稱之為“阿氏圓”問題?!鞍⑹蠄A”又稱“阿波羅尼斯圓”,已知平面上兩點A、B,則所有滿足PA=k·PB(k≠1)的點的軌跡是一個圓,這個軌跡最早由古希臘數(shù)學家阿波羅尼斯發(fā)現(xiàn),故稱“阿氏圓”。如圖1所示,圓O的半徑為r,點A、B都在圓O外,P為圓O上一動點,已知r=kOB,連接PA、PB,則當“PA+kPB”的值最小時,P點的位置如何確定?如圖2,在線段OB上截取OC使△BPO與△PCO相似,即k·PB=PC。故本題中“PA+k·PB”的最小值可以轉(zhuǎn)化為“PA+PC”的最小值,其中A與C為定點,P為動點,故當A、P、C三點共線時,“PA+PC”值最小,如圖3
一般將含有k的線段兩端點分別與圓心O相連,即連接OB、OP;計算出線段OP與OB及OP與OA的線段比,找到線段比為k的情況連接AC,與圓O的交點即為點P將圖2中△BPO單獨提取出,如圖4,△PCO∽△BPO(母子型相似模型)(構造出△PCO∽△BPO,就可以得到OC/OP=OP/OB,進而推出OP2=OB·OC,即“半徑的平方=原有線段×構造線段”,確定C的位置后,連接AC,求出AC的長度“阿氏圓”即可破解)結(jié)論“PA+k·PB”型的最值
【題型演練】一、單選題1.如圖,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CB=7,AC=9,以C為圓心、3為半徑作⊙C,P為⊙C上一動點,連接AP、BP,則AP+BP的最小值為(
)A.7 B.5 C. D.【答案】B【詳解】思路引領:如圖,在CA上截取CM,使得CM=1,連接PM,PC,BM.利用相似三角形的性質(zhì)證明MPPA,可得AP+BP=PM+PB≥BM,利用勾股定理求出BM即可解決問題.答案詳解:如圖,在CA上截取CM,使得CM=1,連接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的最小值為5.故選:B.二、填空題2.如圖,在中,,以點B為圓心作圓B與相切,點P為圓B上任一動點,則的最小值是___________.【答案】【分析】作BH⊥AC于H,取BC的中點D,連接PD,如圖,根據(jù)切線的性質(zhì)得BH為⊙B的半徑,再根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì)得到BHAC,接著證明△BPD∽△BCP得到PDPC,所以PAPC=PA+PD,而PA+PD≥AD(當且僅當A、P、D共線時取等號),從而計算出AD得到PA的最小值.【詳解】解:作BH⊥AC于H,取BC的中點D,連接PD,如圖,∵AC為切線,∴BH為⊙B的半徑,
∵∠ABC=90°,AB=CB=2,∴ACBA=2,∴BHAC,∴BP,∵,,而∠PBD=∠CBP,∴△BPD∽△BCP,∴,∴PDPC,∴PAPC=PA+PD,而PA+PD≥AD(當且僅當A、P、D共線時取等號),而AD,∴PA+PD的最小值為,即PA的最小值為.故答案為:.【點睛】本題考查了切線的性質(zhì):圓的切線垂直于經(jīng)過切點的半徑.解決問題的關鍵是利用相似比確定線段PDPC.也考查了等腰直角三角形的性質(zhì).3.如圖,已知正方ABCD的邊長為6,圓B的半徑為3,點P是圓B上的一個動點,則的最大值為_______.
【答案】【分析】如圖,連接,在上取一點,使得,進而證明,則在點P運動的任意時刻,均有PM=,從而將問題轉(zhuǎn)化為求PD-PM的最大值.連接PD,在△PDM中,PD-PM<DM,故當D、M、P共線時,PD-PM=DM為最大值,勾股定理即可求得.【詳解】如圖,連接,在上取一點,使得,,在△PDM中,PD-PM<DM,
當D、M、P共線時,PD-PM=DM為最大值,四邊形是正方形在中,故答案為:.【點睛】本題考查了圓的性質(zhì),相似三角形的性質(zhì)與判定,勾股定理,構造是解題的關鍵.4.如圖,邊長為4的正方形,內(nèi)切圓記為⊙O,P是⊙O上一動點,則PA+PB的最小值為________.【答案】【分析】PA+PB=(PA+PB),利用相似三角形構造PB即可解答.【詳解】解:設⊙O半徑為r,
OP=r=BC=2,OB=r=2,取OB的中點I,連接PI,∴OI=IB=,∵,,∴,∠O是公共角,∴△BOP∽△POI,∴,∴PI=PB,∴AP+PB=AP+PI,∴當A、P、I在一條直線上時,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.【點睛】本題是“阿氏圓”問題,解決問題的關鍵是構造相似三角形.
5.【新知探究】新定義:平面內(nèi)兩定點A,B,所有滿足k(k為定值)的P點形成的圖形是圓,我們把這種圓稱之為“阿氏圓”,【問題解決】如圖,在△ABC中,CB4,AB2AC,則△ABC面積的最大值為_____.【答案】【分析】以A為頂點,AC為邊,在△ABC外部作∠CAP=∠ABC,AP與BC的延長線交于點P,證出△APC∽△BPA,列出比例式可得BP=2AP,CP=AP,從而求出AP、BP和CP,即可求出點A的運動軌跡,最后找出距離BC最遠的A點的位置即可求出結(jié)論.【詳解】解:以A為頂點,AC為邊,在△ABC外部作∠CAP=∠ABC,AP與BC的延長線交于點P,∵∠APC=∠BPA,AB2AC∴△APC∽△BPA,∴∴BP=2AP,CP=AP∵BP-CP=BC=4∴2AP-AP=4解得:AP=∴BP=,CP=,即點P為定點∴點A的軌跡為以點P為圓心,為半徑的圓上,如下圖所示,過點P作BC的垂線,交圓P于點A1,此時A1到BC的距離最大,即△ABC的面積最大S△A1BC=BC·A1P=×4×=即△ABC面積的最大值為故答案為:.
【點睛】此題考查的是相似三角形的判定及性質(zhì)、確定點的運動軌跡和求三角形的面積,掌握相似三角形的判定及性質(zhì)、圓的定義和三角形的面積公式是解決此題的關鍵.6.如圖,在Rt中,AB=AC=4,點E,F(xiàn)分別是AB,AC的中點,點P是扇形AEF的上任意一點,連接BP,CP,則BP+CP的最小值是_____.【答案】.【分析】在AB上取一點T,使得AT=1,連接PT,PA,CT.證明,推出==,推出PT=PB,推出PB+CP=CP+PT,根據(jù)PC+PT≥TC,求出CT即可解決問題.【詳解】解:在AB上取一點T,使得AT=1,連接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的最小值為.故答案為.【點睛】本題考查等腰直角三角形的性質(zhì),三角形相似的判定與性質(zhì),勾股定理的應用,三角形的三邊關系,圓的基本性質(zhì),掌握以上知識是解題的關鍵.7.如圖,已知正方形ABCD的邊長為4,⊙B的半徑為2,點P是⊙B上的一個動點,則PD﹣PC的最大值為_____.【答案】5【詳解】分析:由PD?PC=PD?PG≤DG,當點P在DG的延長線上時,PD?PC的值最大,最大值為DG=5.詳解:在BC上取一點G,使得BG=1,如圖,
∵,,∴,∵∠PBG=∠PBC,∴△PBG∽△CBP,∴,∴PG=PC,當點P在DG的延長線上時,PD?PC的值最大,最大值為DG==5.故答案為5點睛:本題考查圓綜合題、正方形的性質(zhì)、相似三角形的判定和性質(zhì)等知識,解題的關鍵是學會構建相似三角形解決問題,學會用轉(zhuǎn)化的思想思考問題,把問題轉(zhuǎn)化為兩點之間線段最短解決,題目比較難,屬于中考壓軸題.8.如圖,在△ABC中,∠ACB=90°,BC=12,AC=9,以點C為圓心,6為半徑的圓上有一個動點D.連接AD、BD、CD,則2AD+3BD的最小值是________.【答案】【分析】如下圖,在CA上取一點E,使得CE=4,先證△DCE∽△ACD,將轉(zhuǎn)化為DE,從而求得
的最小距離,進而得出2AD+3BD的最小值.【詳解】如下圖,在CA上取一點E,使得CE=4∵AC=9,CD=6,CE=4∴∵∠ECD=∠ACD∴△DCE∽△ACD∴∴ED=在△EDB中,ED+DB≥EB∴ED+DB最小為EB,即ED+DB=EB∴在Rt△ECB中,EB=∴∴2AD+3DB=故答案為:.【點睛】本題考查求最值問題,解題關鍵是構造出△DCE∽△ACD.三、解答題9.如圖1,在RT△ABC中,∠ACB=90°,CB=4,CA=6,圓C的半徑為2,點P為圓上一動點,連接AP,BP,求:
①,②,③,④的最小值.【答案】①;②;③;④.【分析】①在CB上取點D,使,連接CP、DP、AD.根據(jù)作圖結(jié)合題意易證,即可得出,從而推出,說明當A、P、D三點共線時,最小,最小值即為長.最后在中,利用勾股定理求出AD的長即可;②由,即可求出結(jié)果;③在CA上取點E,使,連接CP、EP、BE.根據(jù)作圖結(jié)合題意易證,即可得出,從而推出,說明當B、P、E三點共線時,最小,最小值即為長.最后在中,利用勾股定理求出BE的長即可;④由,即可求出結(jié)果.【詳解】解:①如圖,在CB上取點D,使,連接CP、DP、AD.
∵,,,∴.又∵,∴,∴,即,∴,∴當A、P、D三點共線時,最小,最小值即為長.∵在中,.∴的最小值為;②∵,∴的最小值為;③如圖,在CA上取點E,使,連接CP、EP、BE.∵,,,∴.又∵,∴,∴,即,∴,∴當B、P、E三點共線時,最小,最小值即為長.
∵在中,.∴的最小值為;④∵,∴的最小值為.【點睛】本題考查圓的基本性質(zhì),相似三角形的判定和性質(zhì),勾股定理.正確的作出輔助線,并且理解三點共線時線段最短是解答本題的關鍵.10.如圖,Rt△ABC,∠ACB=90°,AC=BC=2,以C為頂點的正方形CDEF(C、D、E、F四個頂點按逆時針方向排列)可以繞點C自由轉(zhuǎn)動,且CD=,連接AF,BD(1)求證:△BDC≌△AFC(2)當正方形CDEF有頂點在線段AB上時,直接寫出BD+AD的值;(3)直接寫出正方形CDEF旋轉(zhuǎn)過程中,BD+AD的最小值.【答案】(1)見解析;(2)或;(3)【分析】(1)利用SAS,即可證明△FCA≌△DCB;(2)分兩種情況當點D,E在AB邊上時和當點E,F(xiàn)在邊AB上時,討論即可求解;(3)取AC的中點M.連接DM,BM.則CM=1,可證得△DCM∽△ACD,可得DM=AD,從而得到當B,D,M共線時,BD+AD的值最小,即可求解.【詳解】(1)證明:∵四邊形CDEF是正方形,∴CF=CD,∠DCF=∠ACB=90°,∴∠ACF=∠DCB,∵AC=CB,∴△FCA≌△DCB(SAS);
(2)解:①如圖2中,當點D,E在AB邊上時,∵AC=BC=2,∠ACB=90°,∴,∵CD⊥AB,∴AD=BD=,∴BD+AD=;②如圖3中,當點E,F(xiàn)在邊AB上時.BD=CF=,AD==,∴BD+AD=,綜上所述,BD+AD的值或;(3)如圖4中.取AC的中點M.連接DM,BM.則CM=1,
∵CD=,CM=1,CA=2,∴CD2=CM?CA,∴=,∵∠DCM=∠ACD,∴△DCM∽△ACD,∴==,∴DM=AD,∴BD+AD=BD+DM,∴當B,D,M共線時,BD+AD的值最小,最小值.【點睛】本題主要考查了相似三角形的判定和性質(zhì),全等三角形的判定和性質(zhì),正方形的性質(zhì),銳角三角函數(shù),熟練掌握相關知識點是解題的關鍵.11.如圖,點A、B在上,且OA=OB=6,且OA⊥OB,點C是OA的中點,點D在OB上,且OD=4,動點P在上.求2PC+PD的最小值.【答案】
【分析】連接OP,在射線OA上截取AE=6,連接PE.由題意易證,即得出,從而得出,由此可知當P、D、E三點共線時,最小,最小值為DE的長,最后在中利用勾股定理求出DE的長即可.【詳解】如圖,連接OP,在射線OA上截取AE=6,連接PE.∵C是OA的中點,∴.∴在△OPC和△OEP中,,∴,∴,即,∴,.∴當P、D、E三點共線時,最小,最小值即為DE的長,如圖,
在中,,∴的最小值為.【點睛】本題考查同圓半徑相等、三角形相似的判定和性質(zhì)和勾股定理等知識.正確作出輔助線并理解當P、D、E三點共線時,最小,最小值為DE的長是解答本題的關鍵.12.婆羅摩芨多是公元7世紀古印度偉大的數(shù)學家,他在三角形、四邊形、零和負數(shù)的運算規(guī)則,二次方程等方面均有建樹,他也研究過對角線互相垂直的圓內(nèi)接四邊形,我們把這類對角線互相垂直的圓內(nèi)接四邊形稱為“婆氏四邊形”.(1)若平行四邊形ABCD是“婆氏四邊形”,則四邊形ABCD是.(填序號)①矩形;②菱形;③正方形(2)如圖1,RtABC中,∠BAC=90°,以AB為弦的⊙O交AC于D,交BC于E,連接DE、AE、BD,AB=6,,若四邊形ABED是“婆氏四邊形”,求DE的長.(3)如圖2,四邊形ABCD為⊙O的內(nèi)接四邊形,連接AC,BD,OA,OB,OC,OD,已知∠BOC+∠AOD=180°.①求證:四邊形ABCD是“婆氏四邊形”;②當AD+BC=4時,求⊙O半徑的最小值.
【答案】(1)③;(2)3;(3)①見解析;②【分析】(1)根本圓內(nèi)接四邊形對角互補和平行四邊形對角相等可得∠ABC=∠ADC=90°,從而可證明四邊形ABCD為矩形,再根據(jù)對角線互相垂直的矩形是正方形即可判斷;(2)根據(jù)垂徑定理和圓周角定理可得AD=DE,∠DEB=∠DEC=90°,設AD=DE=m,則DC=8-m,EC=10-6=4,在Rt△DEC中解直角三角形即可;(3)①根據(jù)圓周角定理即可得出,從而可得∠CED=90°,繼而證明結(jié)論;②作OM,ON分別垂直與AD,BC,證明△OAM≌△BON,設,則,,,在Rt△BON中,根據(jù)勾股定理和二次函數(shù)的性質(zhì)即可得出半徑的最小值.【詳解】解:(1)如下圖,∵平行四邊形ABCD為⊙O的內(nèi)接四邊形,∴∠ABC=∠ADC,∠ABC+∠ADC=180°,∴∠ABC=∠ADC=90°,∴平行四邊形ABCD為矩形,∵四邊形ABCD是“婆氏四邊形”,∴AC⊥BD,∴矩形ABCD為正方形,故答案為:③;(2)∵∠BAC=90°,AB=6,,
∴,,BD為直徑,∴∠BED=∠DEC=90°,∵四邊形ABED是“婆氏四邊形”,∴AE⊥BD,∴AD=DE,AB=BE=6,設AD=DE=m,則DC=8-m,EC=10-6=4,在Rt△EDC中,根據(jù)勾股定理,,即,解得,即DE=3;(3)①設AC,BD相交于點E如圖所示∵,,∠BOC+∠AOD=180°,∴,∴∠CED=90°,即AC⊥BD,又∵四邊形ABCD是⊙O的內(nèi)接四邊形,∴四邊形ABCD是“婆氏四邊形”;②如下圖,作OM,ON分別垂直與AD,BC,∴,,∠AMO=∠BNO=90°,∴∠AOM+∠OAM=90°,∵OA=OB=OC=OD,∴,,∵∠BOC+∠AOD=180°,∴,∴,
在△OAM和△BON中∵∴△OAM≌△BON(AAS),∴,∵AD+BC=4設,則,,,在Rt△BON中,,當時,取得最小值,即⊙O半徑的最小值為.【點睛】本題考查圓周角定理、垂徑定理、圓內(nèi)接四邊形的性質(zhì)、勾股定理、正方形的判定定理、二次函數(shù)的性質(zhì)等.(1)中能正確證明出四邊形的一個角是90°是解題關鍵;(2)中能正確表示出Rt△EDC的三個邊是解題關鍵;(3)中①正確利用圓周角定理是解題關鍵;②正確作出輔助線構造全等三角形是解題關鍵.13.閱讀以下材料,并按要求完成相應任務.阿波羅尼斯(ApolloniusofPerga),古希臘人(公元前262~190年),數(shù)學家,寫了八冊圓錐曲線論著,其中有七冊流傳下來,書中詳細討論了圓錐曲線的各種性質(zhì),阿波羅尼斯圓是他的論著中一個著名的問題.一動點與兩定點,的距離之比等于定比,則點的軌跡是以定比內(nèi)分和外分線段的兩個分點的連線為直徑的圓,這個圓稱為阿波羅尼斯圓,簡稱“阿氏圓”.
如圖1,點,為兩定點,點為動點,滿足,點在線段上,點在的延長線上且,則點的運動軌跡是以為直徑的圓.下面是“阿氏圓”的證明過程(部分):過點作交的延長線于點.∴,.∴.∴.又∵,∴.∴.∴.∴.如圖2,在圖1(隱去,)的基礎上過點作交于點,可知,……任務:(1)判斷是否平分,并說明理由;(2)請根據(jù)上面的部分證明及任務(1)中的結(jié)論,完成“阿氏圓”證明的剩余部分;(3)應用:如圖3,在平面直角坐標系中,,,,則點所在圓的圓心坐標為________.【答案】(1)平分.理由見解析;(2)點的運動軌跡是以為直徑的圓,見解析;(3)【分析】(1)利用相似三角形的判定及性質(zhì)仿照圖1的證明即可得證;(2)根據(jù)90°的圓周角所對的弦是直徑即可證得點的運動軌跡是以為直徑的圓;(3)結(jié)合題目所給的材料分別求得AB的內(nèi)分點和外分點的坐標,進而可求得點所在圓的圓心坐標.
【詳解】解:(1)平分.理由如下:∵,,∴.∴.∴.∵,∴,.∴,即平分.(2)∵,,且,∴.∴為直徑.∴點的運動軌跡是以為直徑的圓.(3)∵,,∴AB=3,且AO=2OB,∵,∴點O為AB的內(nèi)分點,當點C為AB的外分點時,CA=2CB,∴CB=AB=3,∴OC=OB+BC=4,∴點C的坐標為(4,0),∴點所在圓的圓心坐標為(2,0).
【點睛】本題考查了相似三角形的判定及性質(zhì),直徑的判定,熟練掌握相似三角形的判定及性質(zhì)是解決本題的關鍵.14.如圖1,拋物線與軸交于兩點,與軸交于點,其中點的坐標為,拋物線的對稱軸是直線.(1)求拋物線的解析式;(2)若點是直線下方的拋物線上一個動點,是否存在點使四邊形的面積為16,若存在,求出點的坐標若不存在,請說明理由;(3)如圖2,過點作交拋物線的對稱軸于點,以點為圓心,2為半徑作,點為上的一個動點,求的最小值.【答案】(1)(2)或(3)【分析】(1)根據(jù)點的坐標為,拋物線的對稱軸是直線.待定系數(shù)法求二次函數(shù)解析式即可,(2)先求得直線解析式,設,則,過點作軸交直線于點,根據(jù)等于16建立方程,解一元二次方程即可求得的值,然后求得的坐標,(3)在上取,過點作,構造,則當
三點共線時,取得最小值,最小值為,勾股定理解直角三形即可.(1)解:∵拋物線與軸交于兩點,與軸交于點,點的坐標為,拋物線的對稱軸是直線,∴,,解得,拋物線解析式為:,(2)當,即,解得,,,設直線解析式為,,解得,直線解析式為,設,過點作軸交直線于點,
則,,四邊形的面積為16,,解得,或,(3)如圖,過點作交拋物線的對稱軸于點,以點為圓心,2為半徑作,
是拋物線的對稱軸,,,,,,,在上取,過點作,交軸于點,交拋物線對稱軸于點,則,,,,,,,,
,當三點共線時,取得最小值,最小值為,.則的最小值為.【點睛】本題考查了二次函數(shù)綜合,相似三角形的性質(zhì)與判定,掌握二次函數(shù)的性質(zhì)與相似三角形的性質(zhì)與判定是解題的關鍵.15.如圖1所示,⊙O的半徑為r,點A、B都在⊙O外,P為⊙O上的動點,已知r=k·OB.連接PA、PB,則當“PA+k·PB”的值最小時,P點的位置如何確定?【答案】見解析【詳解】1:連接動點至圓心0(將系數(shù)不為1的線段兩端點分別與圓心相連接),即連接OP、OB;2:計算連接線段OP、OB長度;3:計算兩線段長度的比值;
4:在OB上截取一點C,使得構建母子型相似:5:連接AC,與圓0交點為P,即AC線段長為PA+K*PB的最小值.本題的關鍵在于如何確定“k·PB”的大小,(如圖2)在線段OB上截取OC使OC=k·r,則可說明△BPO與△PCO相似,即k·PB=PC.∴本題求“PA+k·PB”的最小值轉(zhuǎn)化為求“PA+PC”的最小值,即A、P、C三點共線時最?。ㄈ鐖D3),時AC線段長即所求最小值.16.問題提出:如圖①,在中,,,,⊙C的半徑為2,P為圓上一動點,連接AP、BP,求的最小值.(1)嘗試解決:為了解決這個問題,下面給出一種解題思路:如圖①,連接CP,在CB上取一點D,使,則.又,所以∽.所以.所以,所以.請你完成余下的思考,并直接寫出答案:的最小值為________;(2)自主探索:在“問題提出”的條件不變的前提下,求的最小值;(3)拓展延伸:如圖②,已知在扇形COD中,,,,,P是上一點,求的最小值.【答案】(1);(2);(3)13.【分析】(1)根據(jù)題意可知最小值為AD長度,利用勾股定理即可求出AD長度.(2)連接CP,在CA上取一點D,使,即可證明∽,得到,即,所以的最小值為BD長度,利用勾股定理即可求出BD長度.
(3)延長OC到E,使,連接PE,OP,即可證明∽,得到,即,所以的最小值為BE長度,利用勾股定理即可求出BE長度.【詳解】(1)根據(jù)題意可知,當A、P、D三點共線時,最小,最小值.故答案為:.(2)連接CP,在CA上取一點D,使,則有,∵,∴∽,得,∴,故,僅當B、P、D三點共線時,的最小值.(3)延長OC到E,使,連接PE,OP,
則,∵,∴∽,∴,∴,∴,僅當E、P、B三點共線時,,即的最小值為13.【點睛】本題考查圓的綜合,勾股定理,相似三角形的判定和性質(zhì).根據(jù)閱讀材料的思路構造出∽和∽是解題的關鍵.本題較難.17.如圖1,在平面直角坐標系中,直線y=﹣5x+5與x軸,y軸分別交于A,C兩點,拋物線y=x2+bx+c經(jīng)過A,C兩點,與x軸的另一交點為B(1)求拋物線解析式及B點坐標;(2)若點M為x軸下方拋物線上一動點,連接MA、MB、BC,當點M運動到某一位置時,四邊形
AMBC面積最大,求此時點M的坐標及四邊形AMBC的面積;(3)如圖2,若P點是半徑為2的⊙B上一動點,連接PC、PA,當點P運動到某一位置時,PC+PA的值最小,請求出這個最小值,并說明理由.【答案】(1)y=x2﹣6x+5,B(5,0);(2)當M(3,﹣4)時,四邊形AMBC面積最大,最大面積等于18;(3)PC+PA的最小值為,理由詳見解析.【分析】(1)由直線y=﹣5x+5求點A、C坐標,用待定系數(shù)法求拋物線解析式,進而求得點B坐標.(2)從x軸把四邊形AMBC分成△ABC與△ABM;由點A、B、C坐標求△ABC面積;設點M橫坐標為m,過點M作x軸的垂線段MH,則能用m表示MH的長,進而求△ABM的面積,得到△ABM面積與m的二次函數(shù)關系式,且對應的a值小于0,配方即求得m為何值時取得最大值,進而求點M坐標和四邊形AMBC的面積最大值.(3)作點D坐標為(4,0),可得BD=1,進而有,再加上公共角∠PBD=∠ABP,根據(jù)兩邊對應成比例且夾角相等可證△PBD∽△ABP,得等于相似比,進而得PD=AP,所以當C、P、D在同一直線上時,PC+PA=PC+PD=CD最?。脙牲c間距離公式即求得CD的長.【詳解】解:(1)直線y=﹣5x+5,x=0時,y=5∴C(0,5)y=﹣5x+5=0時,解得:x=1∴A(1,0)∵拋物線y=x2+bx+c經(jīng)過A,C兩點∴
解得:∴拋物線解析式為y=x2﹣6x+5當y=x2﹣6x+5=0時,解得:x1=1,x2=5∴B(5,0)(2)如圖1,過點M作MH⊥x軸于點H
∵A(1,0),B(5,0),C(0,5)∴AB=5﹣1=4,OC=5∴S△ABC=AB?OC=×4×5=10∵點M為x軸下方拋物線上的點∴設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四邊形AMBC=S△ABC+S△ABM=10+[﹣2(m﹣3)2+8]=﹣2(m﹣3)2+18∴當m=3,即M(3,﹣4)時,四邊形AMBC面積最大,最大面積等于18(3)如圖2,在x軸上取點D(4,0),連接PD、CD∴BD=5﹣4=1∵AB=4,BP=2∴∵∠PBD=∠ABP∴△PBD∽△ABP∴∴PD=AP∴PC+PA=PC+PD∴當點C、P、D在同一直線上時,PC+PA=PC+PD=CD最小∵CD=∴PC+PA的最小值為
【點睛】此題主要考查二次函數(shù)綜合,解題的關鍵是熟知二次函數(shù)的性質(zhì)、圓的性質(zhì)及相似三角形的判斷與性質(zhì).18.如圖,拋物線與軸交于,,兩點(點在點的左側(cè)),與軸交于點,且,的平分線交軸于點,過點且垂直于的直線交軸于點,點是軸下方拋物線上的一個動點,過點作軸,垂足為,交直線于點.(1)求拋物線的解析式;(2)設點的橫坐標為,當時,求的值;(3)當直線為拋物線的對稱軸時,以點為圓心,為半徑作,點為上的一個動點,求的最小值.【答案】(1)yx2x﹣3;(2);(3).【分析】對于(1),結(jié)合已知先求出點B和點C的坐標,再利用待定系數(shù)法求解即可;對于(2),在Rt△OAC中,利用三角函數(shù)的知識求出∠OAC的度數(shù),再利用角平分線的定義求出∠OAD的度數(shù),進而得到點D的坐標;接下來求出直線AD的解析式,表示出點P,H,F(xiàn)的坐標,再利用兩點間的距離公式可完成解答;對于(3),首先求出⊙H的半徑,在HA上取一點K,使得HK=14,此時K
(-,);然后由HQ2=HK·HA,得到△QHK∽△AHQ,再利用相似三角形的性質(zhì)求出KQ=AQ,進而可得當E、Q、K共線時,AQ+EQ的值最小,據(jù)此解答.【詳解】(1)由題意A(,0),B(﹣3,0),C(0,﹣3),設拋物線的解析式為y=a(x+3)(x),把C(0,﹣3)代入得到a,∴拋物線的解析式為yx2x﹣3.(2)在Rt△AOC中,tan∠OAC,∴∠OAC=60°.∵AD平分∠OAC,∴∠OAD=30°,∴OD=OA?tan30°=1,∴D(0,﹣1),∴直線AD的解析式為yx﹣1,由題意P(m,m2m﹣3),H(m,m﹣1),F(xiàn)(m,0).∵FH=PH,∴1m﹣1﹣(m2m﹣3)解得m或(舍棄),∴當FH=HP時,m的值為.(3)如圖,∵PF是對稱軸,∴F(,0),H(,﹣2).∵AH⊥AE,∴∠EAO=60°,∴EOOA=3,∴E(0,3).∵C(0,﹣3),∴HC2,AH=2FH=4,∴QHCH=1,在HA上取一點K,使得HK,此時K().∵HQ2=1,HK?HA=1,∴HQ2=HK?HA,∴.∵∠QHK=∠AHQ,∴△QHK∽△AHQ,∴,∴KQAQ,∴AQ+QE=KQ+EQ,∴當E、Q、K
共線時,AQ+QE的值最小,最小值.【點睛】本題考查了相似三角形對應邊成比例、兩邊成比例且夾角相等的兩個三角形相似、待定系數(shù)法求二次函數(shù)的表達式、二次函數(shù)的圖象與性質(zhì)、數(shù)軸上兩點間的距離公式,熟練掌握該知識點是本題解題的關鍵.19.閱讀以下材料,并按要求完成相應的任務.已知平面上兩點,則所有符合且的點會組成一個圓.這個結(jié)論最先由古希臘數(shù)學家阿波羅尼斯發(fā)現(xiàn),稱阿氏圓.阿氏圓基本解法:構造三角形相似.【問題】如圖1,在平面直角坐標中,在軸,軸上分別有點,點是平面內(nèi)一動點,且,設,求的最小值.阿氏圓的關鍵解題步驟:第一步:如圖1,在上取點,使得;第二步:證明;第三步:連接,此時即為所求的最小值.下面是該題的解答過程(部分):解:在上取點,使得,又.任務:將以上解答過程補充完整.
如圖2,在中,為內(nèi)一動點,滿足,利用中的結(jié)論,請直接寫出的最小值.【答案】(1)(2).【分析】
⑴
將PC+kPD轉(zhuǎn)化成PC+MP,當PC+kPD最小,即PC+MP最小,圖中可以看出當C、P、M共線最小,利用勾股定理求出即可;⑵
根據(jù)上一問得出的結(jié)果,把圖2的各個點與圖1對應代入,C對應O,D對應P,A對應C,B對應M,當D在A
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