资源描述
第四章 三角形
重难点16几何压轴突破四 几何最值问题之
胡不归模型、阿氏圆模型与梯子滑行模型
(3种类型7种题型详解+专题训练)
【题型汇总】
类型一 胡不归模型
【模型介绍】从前有一位姓胡的小伙外出学习,某天不幸得知老父亲病危的消息,便立即决定回家.小伙子略懂数学常识,考虑到“两点之间线段最短”的知识,虽然他求学的地方与家之间布满了砂石,但他还是义无反顾的踏上了归途.当他赶到家时,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?…”之后的岁月,小伙子不断的反思:如果我当时先沿着驿道走一段距离,再通过砂石区域回家,是否能见到父亲最后一面呢?如果可以,他应该沿着驿道走多远再通过砂石区域回家呢?虽然走的路多了,但总用时变少了,如果真有这种情况,那么在驿道和砂砾地带之间的拐点就尤为重要了,请问如何确定这个点呢?这就是流传千百年的“胡不归问题.
【模型详解】
条件:已知A,B为定点,其中点A在定直线m上,点P在直线m上一动点,求k•PA+PB(k<1)的最小值.
图示:
解题步骤:
1) 作射线AM使sin∠PAM= k(k<1),且点M与点B位于直线m的两侧.
2)过点P作PC⊥AM于点C,则PC=k•PA,此时k•PA+PB=PC+BP.
3)过点B作BD⊥AM于点D,该垂线段长即为所求最小值,计算垂线段的
解题大招:即当B,P,C三点共线时,k•PA+PB取最小值,最小值为BD的长度.
模型总结:在求形如“k•PA+PB”的式子的最值问题中,关键是构造与k•PA相等的线段,将“k•PA+PB”型问题转化为“PC+PB”型. 而这里的PA必须是一条方向不变的线段,方能构造定角利用三角函数得到k•PA的等线段
注意:若k>1,则提取系数,转化为小于1的形式解决即可.
【模型拓展】
对形如a•PA+b•PB(a>b)的式子,可以先将式子变形为,再求出的最小值,此时只需要构造,作垂线即可求出最小值.
题型01 已有相关角直接作垂线
1.(2023·湖南湘西·中考真题)如图,⊙O是等边三角形ABC的外接圆,其半径为4.过点B作BE⊥AC于点E,点P为线段BE上一动点(点P不与B,E重合),则CP+12BP的最小值为 .
2.(21-22八年级下·浙江宁波·开学考试)如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=33x−3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 .
3.(2020·陕西·模拟预测)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+12BM的最小值为 .
4.(2023·辽宁锦州·中考真题)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠ABC=30°,AC=4,按下列步骤作图:①在AC和AB上分别截取AD、AE,使AD=AE.②分别以点D和点E为圆心,以大于12DE的长为半径作弧,两弧在∠BAC内交于点M.③作射线AM交BC于点F.若点P是线段AF上的一个动点,连接CP,则CP+12AP的最小值是 .
5.(22-23九年级上·广东茂名·期末)如图,AB=AC,A0,15,C(1,0),D为射线AO上一点,一动点P从A出发,运动路径为A−D−C,在AD上的速度为4个单位/秒,在CD上的速度为1个单位/秒,则整个运动时间最少时,D的坐标为 .
6.(2023·河北保定·一模)如图,在矩形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,AB=OB=3,点M在线段AC上,且AM=2.点P为线段OB上的一个动点.
(1)∠OBC= °;
(2)MP+12PB的最小值为 .
7.(2022·广西梧州·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,直线y=−43x−4分别与x,y轴交于点A,B,抛物线y=518x2+bx+c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0,6,将△ACO绕着点C逆时针旋转90°得到△ECF,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35BP+EP取最小值时,点P的坐标.
8.(2024·山东淄博·一模)如图,在边长为6的菱形ABCD中,∠BCD=60°,连接BD,点 E,F分别是边AB,BC上的动点,且AE=BF,连接DE,DF,EF.
(1)如图①,当点E是边AB的中点时,求∠EDF的度数;
(2)如图②,当点E是边AB上任意一点时,∠EDF的度数是否发生改变?若不改变,请证明:若发生改变,请说明理由;
(3)若点P是线段BD上的一个动点,连接PF,求PF+32DP的最小值.
9.(22-23九年级下·江苏宿迁·阶段练习)如图,二次函数y=ax2+2ax−3a与x轴交于点A,B,对称轴为直线l,顶点C到x轴的距离为23.点P为直线l上一动点,另一点从C出发,先以每秒2个单位长度的速度沿CP运动到点P,再以每秒1个单位长度的速度沿PA运动到点A停止,则时间最短为 秒.
题型02 构造相关角再作垂线
10.(22-23九年级上·四川乐山·期末)如图,在△ABC中,∠BAC=90°,∠B=60°,AB=4,若D是BC边上的动点,则2AD+DC的最小值是( )
A.6 B.8 C.10 D.12
11.(2024·四川德阳·二模)如图,已知抛物线y=ax2+bx+c与x轴交于A(1,0),C(−3,0)两点,与y轴交于点B(0,3).若P为y轴上一个动点,连接AP,则22BP+AP的最小值为( )
A.2 B.2 C.22 D.4
12.(2022·内蒙古鄂尔多斯·中考真题)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.(21-22九年级下·湖北武汉·阶段练习)如图,在△ACE中,CA=CE,∠CAE=30°,半径为5的⊙O经过点C,CE是圆O的切线,且圆的直径AB在线段AE上,设点D是线段AC上任意一点(不含端点),则OD+12CD的最小值为 .
14.(2020九年级·新疆·学业考试)如图,在△ABC中,∠A=90°,∠B=60°,AB=4,若D是BC边上的动点,则2AD+DC的最小值为 .
15.(2021九年级·全国·专题练习)如图,矩形ABCD中AB=3,BC=3,E为线段AB上一动点,连接CE,则12AE+CE的最小值为 .
16.(2023·福建泉州·模拟预测)如图,已知抛物线y=k8x+2x−4(k为常数,且k>0)与x轴从左至右依次交于A,B两点,与y轴交于点C,经过点B的直线y=−33x+b与抛物线的另一交点为D.
(1)若点D的横坐标为−5,求抛物线的函数表达式;
(2)在(1)条件下,设F为线段BD上一点(不含端点),连接AF,一动点M从点A出发,沿线段AF以每秒1个单位的速度运动到F,再沿线段FD以每秒2个单位的速度运动到D后停止.当点F的坐标是多少时,点M在整个运动过程中用时最少?
17.(23-24九年级下·江苏南通·阶段练习)在平面直角坐标系xOy中,抛物线y=ax2−2ax−3a与x轴交于A,B两点,若AB=m,函数y=ax2−2ax−3a的最小值为n,且m+n=0.
(1)求该抛物线的解析式;
(2)如果将该抛物线在x轴下方的部分沿x轴向上翻折,得到的图象与剩余的图象组成新图形G.当函数y1=kx−1+2k的图象与图形G的公共点的个数大于2时,求k的取值范围;
(3)在(2)的条件下,当k取最大值时,函数y1=kx−1+2k的图象与图形G的对称轴交于点P,若过P作平行于x轴的直线交图形G于点Q,过点Q作y轴的平行线交函数y1=kx+1−2k的图象于点R,D为线段RQ上的一点,动点C从点R出发,沿RD→DP运动到点P停止,已知点C在RD上运动的速度为5单位长度每秒,在DP上运动的速度为1单位长度每秒.求当点C运动的时间最短时,对应的点D的坐标.
18.(2024·四川成都·模拟预测)探究式学习是新课程倡导的重要学习方式,某兴趣小组拟做以下探究.
【尝试初探】
(1)如图①,在四边形ABCD中,若∠ABC=∠ADC=90°,AB=AD=5,∠BAD=120°,求AC的长;
【深入探究】
(2)如图②,在四边形ABCD中,若∠ABC=∠ADC=90°,∠BCD=45°,AC=82,求BD的长;
【拓展延伸】
(3)如图③,在四边形ABCD中,若∠ABC+∠ADC=180°,∠ADC=60°,AD=AB=23,延长DA,CB相交于点E,DE⊥CE,P是线段AC上一动点,连接PD,求2DP+CP的最小值.
19.(2024·四川广元·二模)如图,在等腰三角形ABC中,CA=CB,C3,0,点A2,m、Bn,1在反比例函数y=kx的图象上.
(1)求反比例函数的解析式,并证明△ABC为直角三角形;
(2)在x轴上求作一点 P ,使 PB+12PC的值最小,写出点P 的坐标并求出最小值.
类型二 阿氏圆模型
使用场景
已知两个定点A,B,动点P在定圆上,求PA+kPB的最小值
类型
点A,B均在圆外,r=kOB(k<1)
点A,B均在圆内,r=kOB(k>1)
图示
解题策略
第一步:在OB上取点D,使得OD=kr;
第二步:由母子相似模型可得△POD∽△BOP,则PD=kPB,此时PA+kPB=PA+PD;
第三步:连接AD,则AD的长即为PA+kPB的最小值.
第一步:在OB的延长线上取点D,使得OD=kr;
第二步:由母子相似模型可得△POD∽△BOP,则PD=kPB.此时PA+kPB=PA+PD;
第三步:连接AD,则AD的长即为PA+kPB的最小值
大招结论
AD的长即为PA+kPB的最小值
【模型总结】
对于阿氏圆而言:当系数k<1的时候,一般情况下,考虑向内构造.
当系数k>1的时候,一般情况下,考虑向外构造.
【注意事项】针对求PA+kPB的最小值问题时,当轨迹为直线时,运用“胡不归模型”求解;
当轨迹为圆形时,运用“阿氏圆模型”求解.
题型01 两点在圆外:向内取点(系数小于1)
20.(2024·山东泰安·二模)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,CB=22,AC=9,以C为圆心,3为半径作⊙C,P为⊙C上一动点,连接AP、BP,则13AP+BP的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
21.(2024·广东深圳·模拟预测)如图,矩形ABCD中AB=8,AD=6,点E是矩形ABCD内部一个动点,且EB=4,连接CE,则DE+三分之二CE的最小值为( )
A.8 B.263 C.233 D.9
22.(2024·安徽六安·模拟预测)如图,在矩形ABCD中,已知AB=3,BC=6,E为AD边上一动点,将△ABE沿BE翻折到△FBE的位置,点A与点F重合,连接DF,CF,则DF+12CF的最小值为( )
A.92 B.132 C.4 D.3132
23.(2020·广西·中考真题)如图,在Rt△ABC中,AB=AC=4,点E,F分别是AB,AC的中点,点P是扇形AEF的EF上任意一点,连接BP,CP,则12BP+CP的最小值是 .
24.(2022九年级上·浙江·专题练习)如图所示的平面直角坐标系中,A(0,4),B(4,0),P是第一象限内一动点,OP=2,连接AP、BP,则BP+12AP的最小值是 .
25.(2021九年级·全国·专题练习)如图1,在RT△ABC中,∠ACB=90°,CB=4,CA=6,圆C的半径为2,点P为圆上一动点,连接AP,BP,求:
①AP+12BP,
②2AP+BP,
③13AP+BP,
④AP+3BP的最小值.
26.(2023·山东烟台·中考真题)如图,抛物线y=ax2+bx+5与x轴交于A,B两点,与y轴交于点C,AB=4.抛物线的对称轴x=3与经过点A的直线y=kx−1交于点D,与x轴交于点E.
(1)求直线AD及抛物线的表达式;
(2)在抛物线上是否存在点M,使得△ADM是以AD为直角边的直角三角形?若存在,求出所有点M的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)以点B为圆心,画半径为2的圆,点P为⊙B上一个动点,请求出PC+12PA的最小值.
27.(2024·浙江·模拟预测)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,,D,E为BC,AC上的动点,且DE=4,P为DE的中点.
(1)若DE∥AB,求CD的长.
(2)在线段DE的运动过程中,CD的长由2到23,求这一变化过程中,点 P运动的路程.
(3)连结PA,PB,求PA+14PB的最小值.
28.(2021九年级·全国·专题练习)如图,Rt△ABC,∠ACB=90°,AC=BC=2,以C为顶点的正方形CDEF(C、D、E、F四个顶点按逆时针方向排列)可以绕点C自由转动,且CD=2,连接AF,BD
(1)求证:△BDC≌△AFC
(2)当正方形CDEF有顶点在线段AB上时,直接写出BD+22AD的值;
(3)直接写出正方形CDEF旋转过程中,BD+22AD的最小值.
29.(2024·广东广州·三模)已知,如图1,PAB为⊙O的割线,直线PC与⊙O有公共点C,且PC2=PA×PB.
(1)求证:①∠PCA=∠PBC;
②直线PC是⊙O的切线;
(2)如图2,作弦CD,使CD⊥AB,连接AD、BC,,若AD=2,BC=6,求⊙O的半径;
(3)如图3,若⊙O的半径为2,PO=10,MO=2,∠POM=90°,⊙O上是否存在一点Q,使得PQ+22QM有最小值?若存在,请求出这个最小值;若不存在,说明理由.
题型02 两点在圆内:向外取点(系数大于1)
30.(2020·江苏常州·一模)如图,在⊙O中,点A、点B在⊙O上,∠AOB=90°,OA=6,点C在OA上,且OC=2AC,点D是OB的中点,点M是劣弧AB上的动点,则CM+2DM的最小值为 .
31.(20-21九年级上·江苏宿迁·期末)问题提出:如图①,在Rt△ABC中,∠C=90°,CB=4,CA=6,⊙C的半径为2,P为圆上一动点,连接AP、BP,求AP+12BP的最小值.
(1)尝试解决:为了解决这个问题,下面给出一种解题思路:如图①,连接CP,在CB上取一点D,使CD=1,则CDCP=CPCB=12.又∠PCD=∠BCP,所以△PCD∽△BCP.所以PDBP=CDCP=12.所以PD=12PB,所以AP+12BP=AP+PD.请你完成余下的思考,并直接写出答案:AP+12BP的最小值为 ;
(2)自主探索:在“问题提出”的条件不变的前提下,求13AP+BP的最小值;
(3)拓展延伸:如图②,已知在扇形COD中,∠COD=90°,OC=6,OA=3,OB=5,P是CD上一点,求2PA+PB的最小值.
32.(2020·江苏常州·一模)如图,在⊙O中,点A、点B在⊙O上,∠AOB=90°,OA=6,点C在OA上,且OC=2AC,点D是OB的中点,点M是劣弧AB上的动点,则CM+2DM的最小值为 .
33.(2024·浙江·模拟预测)已知扇形COD中,∠COD=90°,OC=6,OA=3,OB=5,点P是弧CD上一点,2PA+PB的最小值为
34.(2022·广西·一模)图所示,在半径为 6 的扇形 ABC 中, ∠BAC=60° ,点 D ,E 分别在半径 AB,AC 上,且BD=CE=2,点F 是弧BC 上的动点,连接DF,EF,则DF+32EF 的最小值为 .
题型03 一内一外提系数
35.(2025九年级下·全国·专题练习)如图,在△ABC中,∠ABC=90°,AB=2BC=6,BD=1,P在以B为圆心3为半径的圆上,则AP+6PD的最小值为 .
题型04 隐圆+阿氏圆
36.(2023·陕西咸阳·三模)如图,在菱形ABCD中,对角线AC、BD相交于点O,点E、F分别是OD、OC上的两个动点,且EF=4,P是EF的中点,连接OP、PC、PD,若AC=12,BD=16,则PC+14PD的最小值为 .
37.(21-22九年级下·湖北武汉·阶段练习)如图,在边长为6的正方形ABCD中,M为AB上一点,且BM=2,N为边BC上一动点.连接MN,将△BMN沿MN翻折得到△PMN,点P与点B对应,连接PA,PC,则PA+2PC的最小值为 .
38.如图,在RtΔABC 中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,D、E分别是边BC、AC上的两个动点,且DE=4,P是DE的中点,连接PA,PB,则PA+14PB的最小值为 .
39.(2021·广西南宁·一模)如图,在平面直角坐标系中,A(2,0)、B(0,2)、C(4,0)、D(3,2),P是△AOB外部的第一象限内一动点,且∠BPA=135°,则2PD+PC的最小值是 .
40.(2023·江苏宿迁·三模)如图,在平面直角坐标系中,A2,0、B0,2、C5,2、D4,4,点P在第一象限,且∠APB=135°,则2PD+4PC的最小值为 .
类型三 梯子滑行模型
模型的概述:如下图,一根长度一定的梯子斜靠在竖直墙面上,当梯子底端滑动时,探究梯子上某点(如中点)或梯子构成图形上的点的轨迹模型(图2),就是所谓的梯子模型。
图1 图2
【考查方向】已知一条线段的两个端点在坐标轴上滑动,求线段最值问题。
模型一:如图所示,线段AC的两个端点在坐标轴上滑动,∠ACB=∠AOC=90°,
AC的中点为P,连接OP、BP、OB,则当O、P、B三点共线时,此时线段OB
最大值。
即已知Rt∆ACB中AC、BC的长,就可求出梯子模型中OB的最值。
模型二:如图所示,矩形ABCD的顶点A、B分别在边OM、ON上,当点A在
边OM上运动时,点B随之在ON上运动,且运动的过程中矩形ABCD形状保
持不变,AB的中点为P,连接OP、PD、OD,则当O、P、D三点共线时,此时
线段OD 取最大值。
即已知矩形ABCD中AB、AD的长,就可求出梯子模型中OD的最值。
41.(2020·山东泰安·中考真题)如图,点A,B的坐标分别为A(2,0),B(0,2),点C为坐标平面内一点,BC=1,点M为线段AC的中点,连接OM,则OM的最大值为( )
A.2+1 B.2+12 C.22+1 D.22−12
42.(2024·山东泰安·二模)如图,在平面直角坐标系中,点A在y轴上,OA=8,点B在x轴上,OB=6.点M是平面内的一点,AM=6.将线段AM绕点A按顺时针方向旋转一周,连接BM,取BM的中点N,连接ON,则线段ON长的最大值为( )
A.2 B.12 C.210+3 D.8
43.(2023·广西南宁·一模)如图,已知∠MON=90°,线段AB长为6,AB两端分别在OM、ON上滑动,以AB为边作正方形ABCD,对角线AC、BD相交于点P,连接OC.则OC的最大值为( )
A.6+35 B.8 C.3+35 D.9
44.(2024·江苏扬州·三模)如图,在平面直角坐标系中,A0,4,B为x轴正半轴上的动点,以AB为边在第一象限内作△ABC使得∠BAC=90°,S△ABC=8,连结OC,则OC长的最大值为 .
45.(22-23九年级上·全国·期末)如图,等边△ABC的顶点A,B分别在x轴,y轴的正半轴上滑动,点C在第一象限,连接OC,若等边△ABC的边长为2,则线段OC长的最大值是 .
46.(2022·安徽淮北·模拟预测)请解答下列各题:
(1)已知边长为a的正方形ABCD,两顶点A,B分别在平面直角坐标系的x轴、y轴的正半轴上滑动,点C、点D在第一象限,点E为正方形ABCD的对称中心,连接OE,则OE的长的最大值是 ;
(2)已知m,n是方程x2+2016x+7=0的两根,则m2+2015m+6n2+2017n+8= .
第四章 三角形
重难点16几何压轴突破四 几何最值问题之
胡不归模型、阿氏圆模型与梯子滑行模型
(3种类型7种题型详解+专题训练)
【题型汇总】
类型一 胡不归模型
【模型介绍】从前有一位姓胡的小伙外出学习,某天不幸得知老父亲病危的消息,便立即决定回家.小伙子略懂数学常识,考虑到“两点之间线段最短”的知识,虽然他求学的地方与家之间布满了砂石,但他还是义无反顾的踏上了归途.当他赶到家时,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?…”之后的岁月,小伙子不断的反思:如果我当时先沿着驿道走一段距离,再通过砂石区域回家,是否能见到父亲最后一面呢?如果可以,他应该沿着驿道走多远再通过砂石区域回家呢?虽然走的路多了,但总用时变少了,如果真有这种情况,那么在驿道和砂砾地带之间的拐点就尤为重要了,请问如何确定这个点呢?这就是流传千百年的“胡不归问题.
【模型详解】
条件:已知A,B为定点,其中点A在定直线m上,点P在直线m上一动点,求k•PA+PB(k<1)的最小值.
图示:
解题步骤:
2) 作射线AM使sin∠PAM= k(k<1),且点M与点B位于直线m的两侧.
2)过点P作PC⊥AM于点C,则PC=k•PA,此时k•PA+PB=PC+BP.
3)过点B作BD⊥AM于点D,该垂线段长即为所求最小值,计算垂线段的
解题大招:即当B,P,C三点共线时,k•PA+PB取最小值,最小值为BD的长度.
模型总结:在求形如“k•PA+PB”的式子的最值问题中,关键是构造与k•PA相等的线段,将“k•PA+PB”型问题转化为“PC+PB”型. 而这里的PA必须是一条方向不变的线段,方能构造定角利用三角函数得到k•PA的等线段
注意:若k>1,则提取系数,转化为小于1的形式解决即可.
【模型拓展】
对形如a•PA+b•PB(a>b)的式子,可以先将式子变形为,再求出的最小值,此时只需要构造,作垂线即可求出最小值.
题型01 已有相关角直接作垂线
1.(2023·湖南湘西·中考真题)如图,⊙O是等边三角形ABC的外接圆,其半径为4.过点B作BE⊥AC于点E,点P为线段BE上一动点(点P不与B,E重合),则CP+12BP的最小值为 .
【答案】6
【分析】过点P作PD⊥AB,连接CO并延长交AB于点F,连接AO,根据等边三角形的性质和圆内接三角形的性质得到OA=OB=4,CF⊥AB,然后利用含30°角直角三角形的性质得到OE=12OA=2,进而求出BE=BO+EO=6,然后利用CP+12BP=CP+PD≤CF代入求解即可.
【详解】如图所示,过点P作PD⊥AB,连接CO并延长交AB于点F,连接AO
∵△ABC是等边三角形,BE⊥AC
∴∠ABE=∠CBE=12∠ABC=30°
∵⊙O是等边三角形ABC的外接圆,其半径为4
∴OA=OB=4,CF⊥AB,
∴∠OBA=∠OAB=30°
∴∠OAE=∠OAB=12∠BAC=30°
∵BE⊥AC
∴OE=12OA=2
∴BE=BO+EO=6
∵PD⊥AB,∠ABE=30°
∴PD=12PB
∴CP+12BP=CP+PD≤CF
∴CP+12BP的最小值为CF的长度
∵△ABC是等边三角形,BE⊥AC,CF⊥AB
∴CF=BE=6
∴CP+12BP的最小值为6.
故答案为:6.
【点睛】此题考查了圆内接三角形的性质,等边三角形的性质,含30°角直角三角形的性质等知识,解题的关键是熟练掌握以上知识点.
2.(21-22八年级下·浙江宁波·开学考试)如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=33x−3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
【分析】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B',可证ΔABB'是等边三角形,由直角三角形的性质可得CH=12AC,则2BC+AC=2B'C+CH,即当点B',点C,点H三点共线时,B'C+CH有最小值,即2BC+AC有最小值,由直角三角形的性质可求解.
【详解】解:∵一次函数y=33x−3分别交x轴、y轴于A、B两点,
∴点A(3,0),点B0,−3,
∴AO=3,BO=3,
∴AB=OA2+OB2=32+32=23,
作点B关于OA的对称点B',连接 AB',B'C,过点C作CH⊥AB于H,如图所示:
∴OB=OB'=3,
∴BB'=23,AB=AB'=23
∴AB=AB'=BB',
∴ΔABB'是等边三角形,
∵AO⊥BB',
∴∠BAO=12∠BAB'=30°,
∵CH⊥AB,
∴CH=12AC,
∴2BC+AC=2BC+12AC=2B'C+CH,
∴当点B',点C,点H三点共线时,B'C+CH有最小值,即2BC+AC有最小值,
此时,B'H⊥AB,ΔABB'是等边三角形,
∴BH=AH=3,∠BB'H=30°,
∴B'H=B'A2−AH2=232−32=3,
∴2BC+AC的最小值为6.
故答案为:6.
【点睛】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.
3.(2020·陕西·模拟预测)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+12BM的最小值为 .
【答案】43
【分析】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=12BM,于是可得AM+12BM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.
【详解】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=12∠ABC=30°,
∵MH⊥BC,∴∠BHM=90°,
∴MH=12BM,
∴AM+12BM=AM+MH,
∵AT⊥BC,∴∠ATB=90°,
∴AT=AB•sin60°=43,
∵AM+MH≥AT,
∴AM+MH≥43,
∴AM+12BM≥43,
∴AM+12BM的最小值为43,
故答案为:43.
【点睛】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.
4.(2023·辽宁锦州·中考真题)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠ABC=30°,AC=4,按下列步骤作图:①在AC和AB上分别截取AD、AE,使AD=AE.②分别以点D和点E为圆心,以大于12DE的长为半径作弧,两弧在∠BAC内交于点M.③作射线AM交BC于点F.若点P是线段AF上的一个动点,连接CP,则CP+12AP的最小值是 .
【答案】23
【分析】过点P作PQ⊥AB于点Q,过点C作CH⊥AB于点H,先利用角平分线和三角形的内角和定理求出∠BAF=30°,然后利用含30°的直角三角的性质得出PQ=12AP,则CP+12AP=CP+PQ≥CH,当C、P、Q三点共线,且与AB垂直时,CP+12AP最小,CP+12AP最小值为CH,利用含30°的直角三角的性质和勾股定理求出AB,BC,最后利用等面积法求解即可.
【详解】解:过点P作PQ⊥AB于点Q,过点C作CH⊥AB于点H,
由题意知:AF平分∠BAC,
∵∠ACB=90°,∠ABC=30°,
∴∠BAC=60°,
∴∠BAF=12∠BAC=30°,
∴PQ=12AP,
∴CP+12AP=CP+PQ≥CH,
∴当C、P、Q三点共线,且与AB垂直时,CP+12AP最小,CP+12AP最小值为CH,
∵∠ACB=90°,∠ABC=30°,AC=4,
∴AB=2AC=8,
∴BC=AB2−AC2=43,
∵S△ABC=12AC⋅BC=12AB⋅CH,
∴CH=AC⋅BCAB=4×438=23,
即CP+12AP最小值为23.
故答案为:23.
【点睛】本题考查了尺规作图-作角平分线,含30°的直角三角形的性质,勾股定理等知识,注意掌握利用等积法求三角形的高或点的线的距离的方法.
5.(22-23九年级上·广东茂名·期末)如图,AB=AC,A0,15,C(1,0),D为射线AO上一点,一动点P从A出发,运动路径为A−D−C,在AD上的速度为4个单位/秒,在CD上的速度为1个单位/秒,则整个运动时间最少时,D的坐标为 .
【答案】0,1515
【分析】如图,作DH⊥AB于H,CM⊥AB于M,交AO于D′.运动时间t=AD4+CD1=AD4+CD,由△AHD∽△AOB,推出DH=14AD,可得14AD+CD=CD+DH,推出当C,D,H共线且和CM重合时,运动时间最短.
【详解】如图,作DH⊥AB于H,CM⊥AB于M,交AO于D'.
∵运动时间t=AD4+CD1=AD4+CD,
∵AB=AC,AO⊥BC,
∴BO=OC=1,
∵A(0,15),C(1,0),AB=AC,AO⊥BC,
∴AB=AC=OA2+OB2=15+1=4,
∵∠DAH=∠BAO,∠DHA=∠AOB=90°,
∴△AHD∽△AOB,
∴ADAB=DHOB,
∴DH=14AD,
∴14AD+CD=CD+DH,
∴当C,D,H共线且和CM重合时,运动时间最短,
∴12BC⋅AO=12AB⋅CM,
∴CM=152,
∴AM=AC2−CM2=42−1522=72,
∵AD'=4MD',设MD'=m,则AD'=4m,
则有:16m2−m2=494
∴m=71530或−71530(舍去),
∴AD'=141515
∴D0,1515,
故答案为0,1515.
【点睛】本题考查勾股定理,相似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.(2023·河北保定·一模)如图,在矩形ABCD中,对角线AC,BD交于点O,AB=OB=3,点M在线段AC上,且AM=2.点P为线段OB上的一个动点.
(1)∠OBC= °;
(2)MP+12PB的最小值为 .
【答案】 30 2
【分析】(1)由矩形的性质得到OA=OB=OC=OD,∠ABC=90°,又由AB=OB得到△OAB是等边三角形,则∠ABO=60°,即可得到答案;
(2)过点P作PE⊥BC于点E,过点M作MF⊥BC于点F,证明MP+12PB=MP+PE≥MF,进一求解MF即可得到答案.
【详解】解:(1)∵四边形ABCD是矩形,
∴OA=OB=OC=OD,∠ABC=90°,
∵AB=OB,
∴AB=OB=OA,
∴△OAB是等边三角形,
∴∠ABO=60°,
∴∠OBC=∠ABC−∠ABO=90°−60°=30°,
故答案为:30.
(2)过点P作PE⊥BC于点E,过点M作MF⊥BC于点F,
在Rt△BPE中,
由(1)知:∠PBE=30°,
∴PE=12PB,
∴MP+12PB=MP+PE≥MF,
在矩形ABCD中,
AC=2OA=2OB=6,
∵AM=2,
∴CM=AC−AM=6−2=4,
在Rt△CMF中,∠MCF=∠OBC=30°,
∴MF=12CM=2,
∴MP+12PB的最小值为2,
故答案为:2.
【点睛】此题考查了矩形的性质、含30°的直角三角形的性质、等边三角形的判定和性质等知识,熟练掌握矩形的性质、含30°的直角三角形的性质是解题的关键.
7.(2022·广西梧州·中考真题)如图,在平面直角坐标系中,直线y=−43x−4分别与x,y轴交于点A,B,抛物线y=518x2+bx+c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0,6,将△ACO绕着点C逆时针旋转90°得到△ECF,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35BP+EP取最小值时,点P的坐标.
【答案】(1)y=518x2−12x−4
(2)①点E在抛物线上;②P(0,−32)
【分析】(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,sin∠ABO=AOAB=HPBP=35,则HP=35BP,得35BP+EP=HP+PE,可知HP+PE的最小值为EH的长,从而解决问题.
【详解】(1)解:当x=0时,y=-4,
当y=0时,−43x−4=0,
∴x=-3,
∴A(-3,0),B(0,-4),
把A、B代入抛物线y=518x2+bx+c,
得518×(−3)2−3b+c=0c=−4,
∴b=−12c=−4,
∴抛物线解析式为y=518x2−12x−4.
(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,y=518×62−12×6−4=3,
∴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,
∵sin∠ABO=AOAB=HPBP=35,
∴HP=35BP,
∴35BP+EP=HP+PE,
∴HP+PE的最小值为EH的长,
作EG⊥y轴于G,
∵∠GEP=∠ABO,
∴tan∠GEP=tan∠ABO,
∴PGEG=AOBO,
∴PG6=34,
∴PG=92,
∴OP=92−3=32,
∴P(0,−32).
【点睛】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35BP转化为HP的长是解题的关键.
8.(2024·山东淄博·一模)如图,在边长为6的菱形ABCD中,∠BCD=60°,连接BD,点 E,F分别是边AB,BC上的动点,且AE=BF,连接DE,DF,EF.
(1)如图①,当点E是边AB的中点时,求∠EDF的度数;
(2)如图②,当点E是边AB上任意一点时,∠EDF的度数是否发生改变?若不改变,请证明:若发生改变,请说明理由;
(3)若点P是线段BD上的一个动点,连接PF,求PF+32DP的最小值.
【答案】(1)60°
(2)不改变,见解析
(3)33
【分析】(1)由菱形ABCD可得AB=BC=CD=AD=6,
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