第10讲胡不归最值模型(解析版).doc
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1、 中考数学几何模型 10:胡不归最值模型 名师点睛 拨开云雾 开门见山 在前面的最值问题中往往都是求某个线段最值或者形如 PA+PB 最值,除此之外我们还可能会遇上形如 “PA+kP”这样的式子的最值,此类式子一般可以分为两类问题:(1)胡不归问题;(2)阿氏圆 【故事介绍】【故事介绍】 从前有个少年外出求学, 某天不幸得知老父亲病危的消息, 便立即赶路回家 根据“两点之间线段最短”, 虽然从他此刻位置 A 到家 B 之间是一片砂石地,但他义无反顾踏上归途,当赶到家时,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?” (“胡”同“何”) 而
2、如果先沿着驿道而如果先沿着驿道 AC 先走一段,再走砂石地,会不会更早些到家?先走一段,再走砂石地,会不会更早些到家? V1 V2 V1 驿道 砂石地 A B C 【模型建立】【模型建立】 如图,一动点 P 在直线 MN 外的运动速度为 V1,在直线 MN 上运动的速度为 V2,且 V1 1如图,平行四边形 ABCD 中,DAB=60 ,AB=6,BC=2,P 为边 CD 上的一动点,则 3 2 PBPD的最 小值等于_ A B CD P M H P DC B AA B C D P H M 【分析】考虑如何构造“ 3 2 PD”,已知A=60 ,且 sin60 = 3 2 ,故延长 AD,作
3、PHAD 延长线于 H 点, 即可得 3 2 PHPD,将问题转化为:求 PB+PH 最小值当 B、P、H 三点共线时,可得 PB+PH 取到最小 值,即 BH 的长,解直角ABH 即可得 BH 长 例题例题 2. 如图,AC 是圆 O 的直径,AC4,弧 BA120 ,点 D 是弦 AB 上的一个动点,那么 OD+BD 的 最小值为( ) A B C D 【解答】解:的度数为 120 ,C60 , AC 是直径,ABC90 ,A30 , 作 BKCA,DEBK 于 E,OMBK 于 M,连接 OB BKAC,DBEBAC30 , 在 Rt DBE 中,DEBD,OD+BDOD+DE, 根据垂
4、线段最短可知,当点 E 与 M 重合时,OD+BD 的值最小,最小值为 OM, BAOABO30 ,OBM60 , 在 Rt OBM 中, OB2,OBM60 ,OMOBsin60,DB+OD 的最小值为, 故选:B 变式练习变式练习 2 如图, ABC 中, BAC30 且 ABAC, P 是底边上的高 AH 上一点 若 AP+BP+CP 的最小值为 2, 则 BC 【解答】解:如图将 ABP 绕点 A 顺时针旋转 60 得到 AMG连接 PG,CM ABAC,AHBC,BAPCAP, PAPA,BAPCAP(SAS),PCPB, MGPB,AGAP,GAP60 , GAP 是等边三角形,P
5、APG, PA+PB+PCCP+PG+GM, 当 M,G,P,C 共线时,PA+PB+PC 的值最小,最小值为线段 CM 的长, AP+BP+CP 的最小值为 2,CM2, BAM60 ,BAC30 ,MAC90 ,AMAC2, 作 BNAC 于 N则 BNAB1,AN,CN2, BC 故答案为 例题例题 3. 等边三角形 ABC 的边长为 6,将其放置在如图所示的平面直角坐标系中,其中 BC 边在 x 轴上,BC 边的高 OA 在 Y 轴上一只电子虫从 A 出发,先沿 y 轴到达 G 点,再沿 GC 到达 C 点,已知电子虫在 Y 轴上运动的速度是在 GC 上运动速度的 2 倍,若电子虫走完
6、全程的时间最短,则点 G 的坐标为 (0, ) 【解答】解:如图作 GMAB 于 M,设电子虫在 CG 上的速度为 v, 电子虫走完全全程的时间 t+(+CG), 在 Rt AMG 中,GMAG, 电子虫走完全全程的时间 t(GM+CG), 当 C、G、M 共线时,且 CMAB 时,GM+CG 最短, 此时 CGAG2OG,易知 OG 6 所以点 G 的坐标为(0,) 故答案为:(0,) 变式练习变式练习 3如图, ABC 在直角坐标系中,ABAC,A(0,2),C(1,0),D 为射线 AO 上一点,一动点 P 从 A 出发,运动路径为 ADC, 点 P 在 AD 上的运动速度是在 CD 上
7、的 3 倍, 要使整个运动时间最少, 则点 D 的坐标应为( ) A(0,) B(0,) C(0,) D(0,) 解:假设 P 在 AD 的速度为 3V,在 CD 的速度为 1V, 总时间 t+(+CD),要使 t 最小,就要+CD 最小, 因为 ABAC3,过点 B 作 BHAC 交 AC 于点 H,交 OA 于 D, 易证 ADHACO,所以3,所以DH, 因为 ABC 是等腰三角形,所以 BDCD,所以要+CD 最小,就是要 DH+BD 最小, 就要 B、D、H 三点共线就行了因为 AOCBOD,所以,即, 所以 OD,所以点 D 的坐标应为(0,) 例题例题 4. 直线 y与抛物线 y
8、(x3)24m+3 交于 A,B 两点(其中点 A 在点 B 的左侧),与抛物线 的对称轴交于点 C,抛物线的顶点为 D(点 D 在点 C 的下方),设点 B 的横坐标为 t (1)求点 C 的坐标及线段 CD 的长(用含 m 的式子表示); (2)直接用含 t 的式子表示 m 与 t 之间的关系式(不需写出 t 的取值范围); (3)若 CDCB求点 B 的坐标;在抛物线的对称轴上找一点 F,使 BF+CF 的值最小,则满足 条件的点 F 的坐标是 (3,) 【解答】解:(1)抛物线 y(x3)24m+3 的对称轴为 x3, 令 x3,则有 y 34,即点 C 的坐标为(3,4) 抛物线 y
9、(x3)24m+3 的顶点 D 的坐标为(3,4m+3), 点 D 在点 C 的下方,CD4(4m+3)4m+1 (2)点 B 在直线 y上,且其横坐标为 t, 则点 B 的坐标为(t,t),将点 B 的坐标代入抛物线 y(x3)24m+3 中,得: t(t3)24m+3,整理,得:mt+3 (3)依照题意画出图形,如图 1 所示 过点 C 作 CEx 轴,过点 B 作 BEy 轴交 CE 于点 E 直线 BC 的解析式为 yx,BECE, 由勾股定理得:BCCE CDCB, 有 4m+1(t3)(+3),解得:m4,或 m1 当 m4 时,+4 (4)0,不合适, m1,此时 t+6,y 6
10、8故此时点 B 的坐标为(6,8) 作 B 点关于对称轴的对称点 B,过点 F 作 FMBC 于点 M,连接 BM、BB 交抛物线对称轴于点 N, 如图 2 所示 直线 BC 的解析式为 yx,FMBC, tanFCM,sinFCM B、B关于对称轴对称,BFBF, BF+CFBF+FM 当点 B、F、M 三点共线时 BF+FM 最小 B 点坐标为(6,8),抛物线对称轴为 x3, B点的坐标为(0,8) 又BMBC,tanNBF, NFBNtanNBF, 点 F 的坐标为(3,)故答案为:(3,) 变式练习变式练习 4如图 1,在平面直角坐标系中将 y2x+1 向下平移 3 个单位长度得到直
11、线 l1,直线 l1与 x 轴交于点 C; 直线 l2:yx+2 与 x 轴、y 轴交于 A、B 两点,且与直线 l1交于点 D (1)填空:点 A 的坐标为 (2,0) ,点 B 的坐标为 (0,2) ; (2)直线 l1的表达式为 y2x2 ; (3)在直线 l1上是否存在点 E,使 S AOE2S ABO?若存在,则求出点 E 的坐标;若不存在,请说明理 由 (4)如图 2,点 P 为线段 AD 上一点(不含端点),连接 CP,一动点 H 从 C 出发,沿线段 CP 以每秒 1 个单位的速度运动到点 P,再沿线段 PD 以每秒个单位的速度运动到点 D 后停止,求点 H 在整个运 动过程中
12、所用时间最少时点 P 的坐标 【解答】解:(1)直线 l2:yx+2,令 y0,则 x2,令 y0,则 x2, 故答案为(2,0)、(0,2); (2)y2x+1 向下平移 3 个单位长度得到直线 l1,则直线 l1的表达式为:y2x2, 故:答案为:y2x2; (3)S AOE2S ABO,yE2OB4, 将 yE4 代入 l1的表达式得:42x2,解得:x3,则点 E 的坐标为(3,4); (4)过点 P、C 分别作 y 轴的平行线,分别交过点 D 作 x 轴平行线于点 H、H,HC 交 BD 于点 P, 直线 l2:yx+2,则ABO45 HBD,PHPD, 点 H 在整个运动过程中所用
13、时间+PH+PC, 当 C、P、H 在一条直线上时,PH+PC 最小,即为 CH6,点 P 坐标(1,3), 故:点 H 在整个运动过程中所用最少时间为 6 秒,此时点 P 的坐标(1,3) 例题例题 5. 已知抛物线 ya(x+3)(x1)(a0),与 x 轴从左至右依次相交于 A、B 两点,与 y 轴相交于 点 C,经过点 A 的直线 yx+b 与抛物线的另一个交点为 D (1)若点 D 的横坐标为 2,求抛物线的函数解析式; (2)若在(1)的条件下,抛物线上存在点 P,使得 ACP 是以 AC 为直角边的直角三角形,求点 P 的 坐标; (3)在(1)的条件下,设点 E 是线段 AD
14、上的一点(不含端点),连接 BE一动点 Q 从点 B 出发, 沿线段 BE 以每秒 1 个单位的速度运动到点 E,再沿线段 ED 以每秒个单位的速度运动到点 D 后停 止,问当点 E 的坐标是多少时,点 Q 在整个运动过程中所用时间最少? 【解答】解:(1)ya(x+3)(x1), 点 A 的坐标为(3,0)、点 B 两的坐标为(1,0), 直线 yx+b 经过点 A,b3, yx3,当 x2 时,y5, 则点 D 的坐标为(2,5), 点 D 在抛物线上,a(2+3)(21)5,解得,a, 则抛物线的解析式为 y(x+3)(x1)x22x+3; (2)A 的坐标为(3,0),C(0,3),直
15、线 AC 的解析式为:yx+3, ACP 是以 AC 为直角边的直角三角形,CPAC, 设直线 CP 的解析式为:yx+m,把 C(0,3)代入得 m3, 直线 CP 的解析式为:yx+3, 解得,(不合题意,舍去),P(,); ACP 是以 AC 为直角边的直角三角形, APAC,设直线 CP 的解析式为:yx+n, 把 A(3,0)代入得 n, 直线 AP 的解析式为:yx, 解 y得,P(,), 综上所述:点 P 的坐标为(,)或(,); (3)如图 2 中,作 DMx 轴交抛物线于 M,作 DNx 轴于 N,作 EFDM 于 F, 则 tanDAN,DAN60 ,EDF60 , DEE
16、F,Q 的运动时间 t+BE+ 3 2 DE =BE+EF, 当 BE 和 EF 共线时,t 最小,则 BEDM,此时点 E 坐标(1,4) 变式练习变式练习 5如图,已知抛物线 yx2+bx+c 交 x 轴于点 A(2,0)、B(8,0),交 y 轴于点 C,过点 A、B、 C 三点的M 与 y 轴的另一个交点为 D (1)求此抛物线的表达式及圆心 M 的坐标; (2)设 P 为弧 BC 上任意一点(不与点 B,C 重合),连接 AP 交 y 轴于点 N,请问:APAN 是否为定 值,若是,请求出这个值;若不是,请说明理由; (3)延长线段 BD 交抛物线于点 E,设点 F 是线段 BE 上
17、的任意一点(不含端点),连接 AF动点 Q 从点 A 出发,沿线段 AF 以每秒 1 个单位的速度运动到点 F,再沿线段 FB 以每秒个单位的速度运动 到点 B 后停止,问当点 F 的坐标是多少时,点 Q 在整个运动过程中所用时间最少? 【解答】解:(1)抛物线解析式为 y(x+8)(x2),即 yx2x+4; 当 x0 时,yx2x+44,则 C(0,4) BC4,AC2,AB10, BC2+AC2AB2,ABC 为直角三角形,且ACB90 , AB 为直径,圆心 M 点的坐标为(3,0); (2)以 APAN 为定值理由如下:如图 1, AB 为直径,APB90 , APBAON,NAOB
18、AP,APBAON AN:ABAO:AP,ANAPABAO20, 所以 APAN 为定值,定值是 20; (3)ABCD,ODOC4,则 D(0,4),易得直线 BD 的解析式为 yx4, 过 F 点作 FGx 轴于 G,如图 2, FGOD,BFGBDO, ,即, 点 Q 沿线段 FB 以每秒个单位的速度运动到点 B 所用时间 等于点 Q 以每秒 1 个单位的速度运动到 G 点的时间, 当 AF+FG 的值最小时,点 Q 在整个运动过程中所用时间最少, 作EBIABE,BI 交 y 轴于 I, 作 FHBI 于 H,则 FHFG,AF+FGAF+FH, 当点 A、F、H 共线时,AF+FH
19、的值最小,此时 AHBI,如图 2, 作 DKBI,垂足为 K, BE 平分ABI,DKDO4,设 DIm, DIKBIO,IDKIBO, ,BI2m, 在 Rt OBI 中,82+(4+m)2(2m)2,解得 m14(舍去),m2,I(0,), 设直线 BI 的解析式为 ykx+n, 把 B(8,0),I(0,)代入得,解得,直线 BI 的解析式为 yx, AHBI,直线 AH 的解析式可设为 yx+q, 把 A(2,0)代入得+q0,解得 q,直线 AH 的解析式为 yx, 解方程组,解得,F(2,3), 即当点 F 的坐标是(2,3)时,点 Q 在整个运动过程中所用时间最少 达标检测 领
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