近幾年一些中考幾何問題涉及了“最大視角”與“定角定高”模型,問題往往以動(dòng)點(diǎn)為背景,與最值相結(jié)合,綜合性較強(qiáng),解析難度較大,學(xué)生難以找到問題的切入點(diǎn),不能合理構(gòu)造輔助圓來求解。實(shí)際上,這樣的問題中隱含了幾何的“最大視角”與“定角定高”模型,需要對(duì)其中的動(dòng)點(diǎn)軌跡加以剖析,借助圓的特性來探究最值情形。而軌跡問題是近些年中考?jí)狠S題的熱點(diǎn)和難點(diǎn),既可以與最值結(jié)合考查,也可以與軌跡長(zhǎng)結(jié)合考查,綜合性較強(qiáng)、難度較大。
模型1.米勒最大張角(視角)模型
【模型解讀】已知點(diǎn)A,B是∠MON的邊ON上的兩個(gè)定點(diǎn),點(diǎn)C是邊OM上的動(dòng)點(diǎn),則當(dāng)C在何處時(shí),∠ACB最大?對(duì)米勒問題在初中最值的考察過程中,也成為最大張角或最大視角問題。
米勒定理:已知點(diǎn)AB是∠MON的邊ON上的兩個(gè)定點(diǎn),點(diǎn)C是邊OM上的一動(dòng)點(diǎn),則當(dāng)且僅當(dāng)三角形ABC的外圓與邊OM相切于點(diǎn)C時(shí),∠ACB最大。

【模型證明】
如圖1,設(shè)C’是邊OM上不同于點(diǎn)C的任意一點(diǎn),連結(jié)A,B,因?yàn)椤螦C’B是圓外角,∠ACB是圓周角,易證∠AC’B小于∠ACB,故∠ACB最大。
在三角形AC’D中,

【解題關(guān)鍵】常常以解析幾何、平面幾何和實(shí)際應(yīng)用為背景進(jìn)行考查。若能從題設(shè)中挖出隱含其中的米勒問題模型,并能直接運(yùn)用米勒定理解題,這將會(huì)突破思維瓶頸、大大減少運(yùn)算量、降低思維難度、縮短解題長(zhǎng)度,從而使問題順利解決。否則這類問題將成為考生的一道難題甚至一籌莫展,即使解出也費(fèi)時(shí)化力。
例1.(2023·廣東珠?!ぞ拍昙?jí)統(tǒng)考期末)如圖,在足球訓(xùn)練中,小明帶球奔向?qū)Ψ角蜷TPQ,僅從射門角度大小考慮,小明將球傳給哪位球員射門較好( )
A.甲B.乙C.丙D.丁
【答案】D
【分析】根據(jù)同弧所對(duì)的圓周角相等,得出,根據(jù)三角形外角的性質(zhì)得出,得出最大,進(jìn)而即可求解.
【詳解】解:如圖所示,
∵,
∴最大,∴小明將球傳給丁球員射門較好,故選:D.
【點(diǎn)睛】本題考查了同弧所對(duì)的圓周角相等,三角形外角的性質(zhì),掌握以上知識(shí)是解題的關(guān)鍵.
例2.(2023·山東日照·校考三模)在直角坐標(biāo)系中,給定兩點(diǎn)M(1,4),N(-1,2),在x軸的正半軸上,求一點(diǎn)P,使最大,則P點(diǎn)的坐標(biāo)為 .
【答案】(1,0)
【分析】作△MNP的外接圓E,則∠MPN為弦MN所對(duì)的圓周角,推出當(dāng)圓E和x軸相切時(shí),∠MPN最大,設(shè)E(x,y),則P(x,0),根據(jù)圓半徑相等得到關(guān)于x和y的方程,解之即可.
【詳解】解:∵點(diǎn)P在x軸正半軸上,作△MNP的外接圓E,則∠MPN為弦MN所對(duì)的圓周角,
∴當(dāng)圓E的半徑最小時(shí),∠MPN最大,∴當(dāng)圓E和x軸相切時(shí),∠MPN最大,
設(shè)E(x,y),則P(x,0),又M(1,4),N(-1,2),根據(jù)EM=EN=PE,
則,由化簡(jiǎn)可得:x+y=3,
由化簡(jiǎn)可得:,
將y=3-x代入中,解得:x=1或x=-7(舍),∴P(1,0),故答案為:(1,0).
【點(diǎn)睛】本題考查了圓的性質(zhì),切線的性質(zhì),圓周角,根據(jù)夾角轉(zhuǎn)化為圓的半徑最小是解題的關(guān)鍵,有一定難度.
例3.(2023·陜西咸陽·統(tǒng)考二模)如圖,在正方形ABCD中,AB=4,M是AD的中點(diǎn),點(diǎn)P是CD上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),當(dāng)∠APM的度數(shù)最大時(shí),CP的長(zhǎng)為 .

【答案】4?22
【分析】過點(diǎn)A、M作⊙O與CD相切于點(diǎn)P′,記AM的中點(diǎn)為N,PM與⊙O交于點(diǎn)Q,連接AP′,MP′,OM,OP′,AQ,則∠AP′M=∠AQM>∠APM,證明四邊形OP′DN是矩形, 再求出圓的半徑,利用勾股定理和矩形的性質(zhì)即可求解.
【詳解】:過點(diǎn)A、M作⊙O與CD相切于點(diǎn)P′,記AM的中點(diǎn)為N,PM與⊙O交于點(diǎn)Q,連接AP′,MP′,OM,OP′,AQ,

則∠AP′M=∠AQM>∠APM,
∵四邊形ABCD是正方形,AB=4,∴∠ADP′=90°,AD=CD=AB=4,
∵M(jìn)是AD的中點(diǎn),∴AM=DM=12AD=2,
∵過點(diǎn)A、M作⊙O與CD相切于點(diǎn)P′,∴∠OP′D=90°,
∵AM的中點(diǎn)為N,∴ON⊥AM,AN=NM=12AM=1,
∴∠OND=90°,∴四邊形OP′DN是矩形, ∴OM=OP′=DN=DM+MN=3,
在Rt△MON中,ON=OM2?MN2=22,
∴DP′=ON=22,∴當(dāng)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)P′時(shí),∠APM最大,
此時(shí)CP=4?22,故答案為:4?22
【點(diǎn)睛】本題考查了最大張角問題,涉及到了切線的性質(zhì)、垂徑定理、圓周角定理、正方形的性質(zhì)、勾股定理解三角形、矩形的判定與性質(zhì)等內(nèi)容,解題關(guān)鍵是理解當(dāng)P點(diǎn)在與BC相切且經(jīng)過D點(diǎn)和M點(diǎn)的圓上且位于切點(diǎn)處時(shí)張角最大.
例4.(2023·廣東深圳·統(tǒng)考二模)課本呈現(xiàn):如圖1,在射門游戲中,球員射中球門的難易程度與他所處的位置對(duì)球門的張角()有關(guān).當(dāng)球員在,處射門時(shí),則有張角.某數(shù)學(xué)小組由此得到啟發(fā),探究當(dāng)球員在球門同側(cè)的直線射門時(shí)的最大張角.
問題探究:(1)如圖2,小明探究發(fā)現(xiàn),若過、兩點(diǎn)的動(dòng)圓與直線相交于點(diǎn)、,當(dāng)球員在處射門時(shí),則有.
小明證明過程如下:設(shè)直線交圓于點(diǎn),連接,則
∵_(dá)__________
∴___________

(2)如圖3,小紅繼續(xù)探究發(fā)現(xiàn),若過、兩點(diǎn)的動(dòng)圓與直線相切于點(diǎn),當(dāng)球員在處射門時(shí),則有,你同意嗎?請(qǐng)你說明理由.
問題應(yīng)用:如圖4,若,米,是中點(diǎn),球員在射線上的點(diǎn)射門時(shí)的最大張角為,則的長(zhǎng)度為___________米.

問題遷移:如圖5,在射門游戲中球門,是球場(chǎng)邊線,,是直角,.若球員沿帶球前進(jìn),記足球所在的位置為點(diǎn),求的最大度數(shù).(參考數(shù)據(jù):,,,,.)
【答案】(1);(2)同意,理由見解析;問題應(yīng)用:10;問題遷移:
【分析】(1)根據(jù)等量代換,按步驟進(jìn)行作答即可;
(2)如圖3,記直線交過、兩點(diǎn)的動(dòng)圓于點(diǎn)G,連接,解答過程同(1);
問題應(yīng)用:由(2)可知,與切點(diǎn)連線的夾角是最大的張角,如圖4,為過、兩點(diǎn)的動(dòng)圓的圓心,為動(dòng)圓與的切點(diǎn),則,,證明,則,證明三點(diǎn)共線,則,,,根據(jù),計(jì)算求解即可;
問題遷移:如圖5,作線段的垂直平分線交于,交于點(diǎn)P,由(2)可知,點(diǎn)P即為所求,則四邊形為矩形,記動(dòng)圓的圓心為O,設(shè),則,在中,由勾股定理得,,即,求得,則,根據(jù),即,計(jì)算求解即可.
【詳解】(1)解:設(shè)直線交圓于點(diǎn),連接,則,
∵,∴,∴;
(2)解:同意,理由如下,
如圖3,記直線交過、兩點(diǎn)的動(dòng)圓于點(diǎn)G,連接,則,
∵,∴, ∴;
問題應(yīng)用:解:由(2)可知,與切點(diǎn)連線的夾角是最大的張角,如圖4,為過、兩點(diǎn)的動(dòng)圓的圓心,為動(dòng)圓與的切點(diǎn),
∴,,∵,∴,
∴,∴,∴,
∵,∴三點(diǎn)共線,
∴,,,∴,故答案為:10;
問題遷移:如圖5,作線段的垂直平分線交于,交于點(diǎn)P,由(2)可知,點(diǎn)P即為所求,則四邊形為矩形,
記動(dòng)圓的圓心為O,設(shè),則,
在中,由勾股定理得,,即,
解得,∴,∵,
∴,∴的最大度數(shù)為.
【點(diǎn)睛】本題考查了同弧所對(duì)的圓周角相等,圓周角定理,切線的性質(zhì),余弦、正切,勾股定理,作垂線,矩形的判定與性質(zhì)等知識(shí).解題的關(guān)鍵在靈活運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行求解.
例5.(2023上·北京東城·九年級(jí)??茧A段練習(xí))在平面直角坐標(biāo)系中,給出如下定義:
對(duì)于及外一點(diǎn)P,M,N是上兩點(diǎn),當(dāng)最大,稱為點(diǎn)P關(guān)于的“視角”.
直線l與相離,點(diǎn)Q在直線l上運(yùn)動(dòng),當(dāng)點(diǎn)Q關(guān)于的“視角”最大時(shí),則稱這個(gè)最大的“視角”為直線l關(guān)于的“視角”.
(1)如圖,的半徑為1,①已知點(diǎn),直接寫出點(diǎn)A關(guān)于的“視角”;
已知直線,直接寫出直線關(guān)于的“視角”;
②若點(diǎn)B關(guān)于的“視角”為,直接寫出一個(gè)符合條件的B點(diǎn)坐標(biāo);
(2)的半徑為1,①點(diǎn)C的坐標(biāo)為,直線經(jīng)過點(diǎn),若直線關(guān)于的“視角”為,求k的值;②圓心C在x軸正半軸上運(yùn)動(dòng),若直線關(guān)于的“視角"大于,直接寫出圓心C的橫坐標(biāo)的取值范圍.
【答案】(1)①,;②(答案不唯一)(2)①②
【分析】(1)①過作的切線,切點(diǎn)分別為、,可證四邊形是正方形,可得關(guān)于的“視角”是,直線與軸交于點(diǎn),過點(diǎn)作的切線,切點(diǎn)為、,由,即可求解;②由①得,關(guān)于的“視角”為,可得,由對(duì)稱性可得、、都可以,取其一為答案,即可求解.
(2)①可求,可得點(diǎn)在以為圓心,為半徑的圓上,點(diǎn)是直線上與圓心的距離最短的點(diǎn),直線以為圓心,為半徑的圓的一條切線,作軸于點(diǎn),可求,由,可求,從而可求
,即可求解;②如圖,當(dāng)與直線相切時(shí),切點(diǎn)為,連接,可求,,從而可求,直線關(guān)于的“視角”是時(shí),作于,、是的切線,、是切點(diǎn),,即可求解.
【詳解】(1)解:①如圖,過作的切線,切點(diǎn)分別為、,
,的半徑為,四邊形是正方形,關(guān)于的“視角”是,
直線與軸交于點(diǎn),過點(diǎn)作的切線,切點(diǎn)為、,,,
在中:,,
同理可求:,,
直線關(guān)于的“視角”為;故答案:,.
②由①得,關(guān)于的“視角”為,,
由對(duì)稱性可得、、都可以.
(2)解:①如圖,
直線經(jīng)過點(diǎn),
,,,
點(diǎn)關(guān)于的“視角”為,點(diǎn)在以為圓心,為半徑的圓上,
直線關(guān)于的“視角”為,點(diǎn)是直線上與圓心的距離最短的點(diǎn),,
直線以為圓心,為半徑的圓的一條切線,
如圖,作軸于點(diǎn),,,,
在中:,
,,,
解得:,
,解得:;
②如圖,當(dāng)與直線相切時(shí),切點(diǎn)為,連接,,

當(dāng)時(shí),,解得:,當(dāng)時(shí),,,,
在中:,,
在中:,,解得:,,
如圖,直線關(guān)于的“視角”是時(shí),作于,、是的切線,、是切點(diǎn),,,,解得:,
在中,,,解得:,
;.
【點(diǎn)睛】本題考查了新定義“視角”,切線的性質(zhì),特殊角的三角函數(shù),理解新定義:(1)圓外一點(diǎn)關(guān)于圓的視角就是:“過圓外一點(diǎn)向圓引兩條切線,這兩條切線的夾角就是這個(gè)點(diǎn)關(guān)于這個(gè)圓的視角”;(2)當(dāng)直線和圓相離時(shí),這條直線關(guān)于這個(gè)圓的視角就是“過圓心向這條直線作垂線,垂足關(guān)于這個(gè)圓的視角就是這條直線關(guān)于這個(gè)圓的視角”是解題的關(guān)鍵.
模型2. 定角定高模型(探照燈模型)
定角定高模型:如圖,直線BC外一點(diǎn)A,A到直線BC距離為定值(定高),∠BAC為定角,則AD有最小值,即△ABC的面積有最小值。因?yàn)槠湫蜗裉秸諢?,所以也叫探照燈模型?!?br>
條件:在△ABC中,∠BAC=(定角),AD是BC邊上的高,且AD=h(定高)。
結(jié)論:當(dāng)△ABC是等腰三角形(AB=AC)時(shí),BC的長(zhǎng)最?。弧鰽BC的面積最小;△ABC的周長(zhǎng)最小。
證明思路:如圖,作△ABC的外接圓,連接OA,OB,OC,
過點(diǎn)O作OE⊥BC于點(diǎn)E,設(shè)的半徑為r,則∠BOE=∠BAC=;∴BC= 2BE=2OBsin=2rsin。
∵OA+OE≥AD(當(dāng)且僅當(dāng)點(diǎn)A,O,E三點(diǎn)共線時(shí),等號(hào)成立),∴r+rcsa≥h,
.當(dāng)取等號(hào)時(shí)r有最小值,此時(shí)BC的長(zhǎng)最小:2rsin;△ABC的面積最小:ADrsin;
△ABC的周長(zhǎng)最小:2rsin+ADrsin。
例1.(2023·陜西西安·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))如圖,已知四邊形中,,連接、交于點(diǎn),,.若,則的最大值為 .
【答案】/
【分析】作的外接圓,連接,,過點(diǎn)作于點(diǎn),勾股定理求得,根據(jù)三角形三邊關(guān)系,求得的最大值,進(jìn)而求得的最大值,即可求解.
【詳解】解:如圖所示,作的外接圓,連接,,過點(diǎn)作于點(diǎn),
∵,.∴,
∵,,∴,
∴,∴,∴,,
∴∴
∵∴,∴的最大值為,
∵,∴的最大值為,故答案為:.
【點(diǎn)睛】本題考查了勾股定理,圓周角定理,解直角三角形,正確的添加輔助線是解題的關(guān)鍵.
例2、(2023·山東·九年級(jí)期中)如圖,在平行四邊形ABCD中,AD與BC之間的距離為2,點(diǎn)E是AD邊上一點(diǎn),且∠BEC=45°,則四邊形ABCD面積的最小值為 。

【解析】如圖,過點(diǎn)E作EF⊥BC于點(diǎn)F,作三角形BEC的外接圓,
連接OB,OC,OE,過點(diǎn)O作OG⊥BC于點(diǎn)G,則EF=2,(AD與BC之間的距離為2),
BG=CG=BC,OB=OC=OE,∠ BOC=2∠BEC,
∵∠BEC= 45°,∴∠BOC= 90°,∠OBC=∠OCB=45°,
設(shè)OB=OC=OE=r,則OG= BG=r,BC=2BG=r,
∵OE+OG≥EF,,∴ r+r≥2,解得r≥4-4,即BC≥4-4,
當(dāng)G,O,E三點(diǎn)共線,即EF與EG重合時(shí),BC有最小值,最小值為4-4,
∴SABCD最小=BC最小×EF=(4-4)×2=8-8,四邊形ABCD面積的最小值為8-8。
例3.(2023·陜西咸陽·??级#締栴}提出】(1)如圖①,為的一條弦,圓心O到弦的距離為4,若的半徑為7,則上的點(diǎn)到弦的距離最大值為_______;
【問題探究】(2)如圖②,在中,為邊上的高,若,求面積的最小值;
【問題解決】(3)“雙減”是黨中央、國務(wù)院作出的重大決策部署,實(shí)施一年多來,工作進(jìn)展平穩(wěn),取得了階段性成效,為了進(jìn)一步落實(shí)雙減政策,豐富學(xué)生的課余生活,某校擬建立一塊綜合實(shí)踐基地,如圖③,為基地的大致規(guī)劃示意圖,其中,平分交于點(diǎn),點(diǎn)為上一點(diǎn),學(xué)校計(jì)劃將四邊形部分修建為農(nóng)業(yè)實(shí)踐基地,并沿鋪設(shè)一條人行走道,部分修建為興趣活動(dòng)基地.根據(jù)規(guī)劃要求,米,.且農(nóng)業(yè)實(shí)踐基地部分(四邊形)的面積應(yīng)盡可能小,問四邊形的面積是否存在最小值?若存在,求出其最小值;若不存在,請(qǐng)說明理由.

【答案】(1)11;(2);(3)四邊形的面積存在最小值,最小值為平方米
【分析】(1)根據(jù)圓的性質(zhì)直接可得答案;
(2)作的外接圓,連接,過點(diǎn)O作于點(diǎn),設(shè),則,根據(jù)垂線段最短可得R的最小值,從而得出的最小值,進(jìn)而得出答案;
(3)過點(diǎn)作于點(diǎn)于點(diǎn),則,在上截取,連接,利用證明,則,要使四邊形的面積最小,只需的面積最小,由(2)同理求出面積的最小值即可.
【詳解】解:(1)∵圓心O到弦的距離為4,若的半徑為7,
∴上的點(diǎn)到弦的距離最大值為,故答案為:11;
(2)作的外接圓,連接,過點(diǎn)O作于點(diǎn),如圖.


設(shè),則,由,得,即,
∴,,
.即面積的最小值為
(3)過點(diǎn)作于點(diǎn)于點(diǎn),∵平分,∴.
又,.
米,,,
為等腰直角三角形,∴米,
(平方米),平方米.
在上截取,連接,如圖.
,,
,
要使四邊形的面積最小,只需的面積最?。?br>,,
作的外接圓,如圖,連接,作于點(diǎn),
則,∴.
設(shè),則.
由,得,解得,米,
(平方米),
(平方米).
即四邊形的面積存在最小值,最小值為平方米.
【點(diǎn)睛】本題考查了圓的性質(zhì),全等三角形的判定與性質(zhì),圓周角定理,垂徑定理,全等三角形的判定與性質(zhì),交平分線的性質(zhì),勾股定理,垂線段最短等知識(shí),將四邊形面積最小問題轉(zhuǎn)化為三角形面積最小是解題的關(guān)鍵.
例4.(2022·陜西西安·??寄M預(yù)測(cè))【問題提出】(1)如圖1,是等腰直角三角形,,可得到 ,點(diǎn)D,E分別在邊,上,且,把繞點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)時(shí),則的值是 ;
【問題探究】(2)如圖2,O為矩形對(duì)角線的交點(diǎn),點(diǎn)M為邊上任一點(diǎn),且與邊交于點(diǎn)N,若,,求四邊形面積的最大值;
【問題解決】(3)如圖3,是西安市紡渭路的一部分,因燃?xì)夤艿罁屝?,需在米,米的矩形平面開挖一個(gè)的工作面,其中E、F分別在直線、直線上,且,為緩解該路段對(duì)市民正常生活和出行影響,經(jīng)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)的面積越小越好,求出的面積最小值.

【答案】(1),;(2);(3)8
【分析】(1)利用等腰直角三角形的性質(zhì)易得,結(jié)合旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),證,即可求得;
(2)過點(diǎn)作于點(diǎn),作于點(diǎn),證,設(shè),分點(diǎn)在線段上和點(diǎn)在線段上兩種情況討論,分別求出關(guān)于的一次函數(shù)解析式,根據(jù)一次函數(shù)性質(zhì)即可求解;(3)將繞點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)并把邊長(zhǎng)縮小為原來的,得到,根據(jù)矩形的判定和性質(zhì)可得和的比值,然后根據(jù)三角形外接圓性質(zhì)得,,最后根據(jù)三角形面積公式可得答案.
【詳解】(1)是等腰直角三角形,,
,,;
,,也是等腰直角三角形,
,,,
,,,
,故答案為:,;
(2)如圖,過點(diǎn)作于點(diǎn),作于點(diǎn),
四邊形是矩形,O為矩形對(duì)角線的交點(diǎn),,,
,,,,
,,
,,,
當(dāng)點(diǎn)在線段上時(shí),點(diǎn)在線段上,設(shè),則,
,
當(dāng)時(shí),取得最大值,最大值為6,
當(dāng)點(diǎn)在線段上時(shí),點(diǎn)在線段上,設(shè),則,

當(dāng)時(shí),取得最大值,最大值為,
,四邊形面積的最大值;

(3)四邊形是矩形,,,
如圖,將繞點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)并把邊長(zhǎng)縮小為原來的,得到,
,,,
過點(diǎn)作于點(diǎn),于點(diǎn),
,四邊形是矩形,且,
,設(shè)的外接圓半徑為,,,
由題意得,即,,
,的面積最小值為,
的面積最小值為.

【點(diǎn)睛】本題屬于四邊形綜合題,考查了矩形的性質(zhì),等腰直角三角形的性質(zhì),相似三角形的判定與性質(zhì),解題的關(guān)鍵是學(xué)會(huì)添加常用輔助線,構(gòu)造相似三角形解決問題.
例5.(2023·重慶·??既#﹩栴}探究
(1)如圖①,已知在△ABC中,∠B=∠C=30°,BC=6,則S△ABC= .
(2)如圖②,已知四邊形ABCD中,∠ABC+∠ADC=180°,AD=DC,BD=4,請(qǐng)求出四邊形ABCD面積的最大值.
問題解決(3)如圖③,某小區(qū)有一個(gè)四邊形花壇ABCD,AD∥BC,AB=AD=CD=15m,∠B=∠C=60°.為迎接“十四運(yùn)”,園藝師將花壇設(shè)計(jì)成由兩種花卉構(gòu)成的新造型,根據(jù)造型設(shè)計(jì)要求,點(diǎn)E、F分別在邊BC、CD上,且∠EAF=60°,現(xiàn)需要在△AEF的區(qū)域內(nèi)種植甲種花卉,其余區(qū)域種植乙種花卉.已知種植甲種花卉每平方米需200元,乙種花卉每平方米需160元.試求按設(shè)計(jì)要求,完成花卉種植至少需費(fèi)用多少元?(結(jié)果保留整數(shù),參考數(shù)據(jù):≈1.7)
【答案】(1);(2)16;(3).
【分析】(1)過點(diǎn)A作于點(diǎn)D,根據(jù)等腰三角形的性質(zhì)求出,利用正弦求出,再根據(jù)三角形面積公式即可求解; (2)因?yàn)椋?四點(diǎn)共圓,所以當(dāng)BD是直徑時(shí),四邊形ABCD的面積最大,此時(shí),由勾股定理可得 ,因?yàn)樗倪呅? ,所以,當(dāng) 時(shí),四邊形ABCD是正方形,由不難求出,進(jìn)而求得四邊形ABCD的最大面積;(3) 因?yàn)榧追N花卉貴,所以若費(fèi)用最少,則甲種花卉種植面積最小,最小時(shí),將繞A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到,可證得三點(diǎn)共線,通過證明,得,過點(diǎn)A作過點(diǎn)A作于K,求得,作的外接圓,連接 ,過點(diǎn)作于點(diǎn)N,通過過得 面積的最小值為, 再通過求求得乙種花卉的種植面積為 ,最后根據(jù)甲乙兩種花卉每平方米的價(jià)格求出至少種植兩種花卉的費(fèi).
【詳解】解:(1)如圖①,過點(diǎn)作于點(diǎn)D,
,是等腰三角形,,
,,故答案為:
(2),四點(diǎn)共圓,
當(dāng)為直徑時(shí),最大,此時(shí) ,,
,由勾股定理, ,
時(shí),四邊形是正方形,最大,,
, 的最大值=,
(3)如圖③
甲種花卉貴,若費(fèi)用最少,則甲種花卉種植面積最小,最小時(shí),將繞A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到,由旋轉(zhuǎn)可得
三點(diǎn)共線,

,,
過點(diǎn)A作過點(diǎn)A作于K,,
作的外接圓,連接 ,過點(diǎn)作于點(diǎn)N,
設(shè)
在中,,,
, ,,
,面積的最小值為

,
乙種花卉的種植面積為
種四花卉花費(fèi):元,種乙花卉花費(fèi):元,
至少花費(fèi)元.
【點(diǎn)睛】本題是一道四邊形的綜合題,考查了等腰三角形的性質(zhì),三角形全等的判定和性質(zhì),三角函數(shù),正方形的性質(zhì)和判定,直徑所對(duì)的圓周角是直角,三角形和四邊形的面積問題等知識(shí),利用四點(diǎn)共圓及圖形的旋轉(zhuǎn)變換是解決本題的關(guān)鍵.
課后專項(xiàng)訓(xùn)練
1.(2023·江蘇蘇州·??级#┤鐖D,正方形ABCD中,,E,F(xiàn)分別是邊AB,AD上的動(dòng)點(diǎn),,連接DE,CF交于點(diǎn)P,過點(diǎn)P作,且,若的度數(shù)最大時(shí),則AE長(zhǎng)為( )

A.2B.3C.D.
【答案】A
【分析】根據(jù)全等三角形的性質(zhì)可得,求得,得到點(diǎn)在以為直徑的半圓上運(yùn)動(dòng),過作,并且點(diǎn)在的右側(cè),,連接,,推出四邊形是菱形,于是得到點(diǎn)在以為圓心,半徑為3的半圓上運(yùn)動(dòng),當(dāng)與相切時(shí),最大;證明,即可得,由相似三角形的性質(zhì),即可求出的長(zhǎng),即的長(zhǎng).
【詳解】解:∵四邊形是正方形,,,,
在和中,
∴,∴,
∵,∴,
∴,∴點(diǎn)在以為直徑的半圓上運(yùn)動(dòng),
取的中點(diǎn),過作,并且點(diǎn)在的右側(cè),,
連接,,過作,與的延長(zhǎng)線于點(diǎn),

∵,,∴,
∴,,∴四邊形是平行四邊形,
∵,∴,∴,∴四邊形是菱形,
∴點(diǎn)在以為圓心,半徑為3的半圓上運(yùn)動(dòng),當(dāng)與相切時(shí),最大;
∵,且,
∴四邊形是正方形,∴;
設(shè),∵,,
∴平分,∴,∴,
∵,∴,∴,
∵,∴,
∴,∴,∴,即,
∵,∴,∴,即,
∴,∴.故選:A .
【點(diǎn)睛】本題考查了全等三角形的判定,正方形的判定與性質(zhì),相似三角形的判定和性質(zhì),動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的判斷,圓與直線的位置關(guān)系等知識(shí),解題的關(guān)鍵是根據(jù)圓的定義判斷當(dāng)與圓相切時(shí)最大.
2.(2022下·江蘇南通·九年級(jí)??茧A段練習(xí))在平面直角坐標(biāo)系xOy中,點(diǎn)A1,0,B7,0.點(diǎn)C是y軸正半軸上一動(dòng)點(diǎn),則當(dāng)∠ACB的度數(shù)最大時(shí),點(diǎn)C的坐標(biāo)為 .
【答案】0,7
【分析】依題意,經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)的圓的圓心一定在第一象限,設(shè)圓心為E,過E作EC⊥x軸交于C,過E作EG⊥x軸交于G,得出四邊形COGE為矩形,在y軸上任意取一點(diǎn)M,連接AM、BM,MB與圓E的交點(diǎn)為N,連接AN,當(dāng)y軸與圓E相切時(shí),∠ACB的度數(shù)最大,勾股定理得出EG=7,則OC=7,即可求解.
【詳解】解:∵點(diǎn)C在y軸正半軸上運(yùn)動(dòng),∴經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)的圓的圓心一定在第一象限,
設(shè)圓心為E,過E作EC⊥x軸交于C,過E作EG⊥x軸交于G,
∴四邊形COGE為矩形,∴CE=OG,OC=EG,
在y軸上任意取一點(diǎn)M,連接AM、BM,MB與圓E的交點(diǎn)為N,連接AN,
∴∠ACB=∠ANB,∵∠ANB>∠AMB,∴∠ACB>∠AMB,
∴當(dāng)y軸與圓E相切時(shí),∠ACB的度數(shù)最大,
∵A1,0,B7,0,∴G4,0,∴OG=CE=4,AG=3,∴AE=4,
∴EG=7,∴OC=7,∴C0,7;故答案為:0,7.
【點(diǎn)睛】本題考查了切線的性質(zhì)與判定,得出當(dāng)y軸與圓E相切時(shí),∠ACB的度數(shù)最大是解題的關(guān)鍵.
3.(2022·廣西桂林·統(tǒng)考中考真題)如圖,某雕塑MN位于河段OA上,游客P在步道上由點(diǎn)O出發(fā)沿OB方向行走.已知∠AOB=30°,MN=2OM=40m,當(dāng)觀景視角∠MPN最大時(shí),游客P行走的距離OP是 米.

【答案】203
【分析】先證OB是⊙F的切線,切點(diǎn)為E,當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)E重合時(shí),觀景視角∠MPN最大,由直角三角形的性質(zhì)可求解.
【詳解】解:如圖,取MN的中點(diǎn)F,過點(diǎn)F作FE⊥OB于E,以直徑MN作⊙F,

∵M(jìn)N=2OM=40m,點(diǎn)F是MN的中點(diǎn),∴MF=FN=20m,OF=40m,
∵∠AOB=30°,EF⊥OB,∴EF=20m,OE=3EF=203m,∴EF=MF,
又∵EF⊥OB,∴OB是⊙F的切線,切點(diǎn)為E,
∴當(dāng)點(diǎn)P與點(diǎn)E重合時(shí),觀景視角∠MPN最大,
此時(shí)OP=203m,故答案為:203.
【點(diǎn)睛】本題考查了解直角三角形的應(yīng)用,切線的判定,直角三角形的性質(zhì),證明OB是⊙F的切線是解題的關(guān)鍵.
4.(2023·四川成都·校聯(lián)考二模)如圖,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=3,BC=5,點(diǎn)D是線段BC上一動(dòng)點(diǎn),連接AD,以AD為邊作△ADE,使△ADE∽△ABC,則△ADE的最小面積與最大面積之比等于 .
【答案】
【分析】根據(jù)勾股定理得到AC=4,當(dāng)AD⊥BC時(shí),△ADE的面積最小,根據(jù)三角形的面積 公式得到AD=,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得到AE=,當(dāng)D與C重合時(shí),△ADE的面積最大,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)得到AE=,根據(jù)三角形的面積公式即可得到結(jié)論.
【詳解】解:∵在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=3,BC=5,∴AC=4,
當(dāng)AD⊥BC時(shí),△ADE的面積最小,∴AD=,
∵△ADE∽△ABC,∴,∴,∴AE=,
∴△ADE的最小面積;當(dāng)D與C重合時(shí),△ADE的面積最大,
∵△ADE∽△ABC,,,∴AE=,
∴△ADE的最大面積=,
∴△ADE的最小面積與最大面積之比=,故答案為 .
【點(diǎn)睛】本題考查了相似三角形的判定,直角三角形的性質(zhì),三角形的面積公式,正確的理解題意是解題的關(guān)鍵.
5.(2023·浙江·九年級(jí)統(tǒng)考期末)如圖1,直線a與圓相切于A,B是直線a上另一點(diǎn),C、D在圓上,那么∠CBD(8400 - 1200)= 840000+ 120000 ,
∴完成景觀樹和花卉的種植至少需費(fèi)用(景觀樹每平方米的費(fèi)用×景觀樹面積+花卉每平方米的費(fèi)用×花卉面積)( 840000+ 120000)元。
9.(2023·山東·九年級(jí)??茧A段練習(xí))如圖,是某座城市延康大道的一部分,因自來水搶修需在AB=4米,AD=6米的矩形ABCD區(qū)域內(nèi)開挖一個(gè)△AEF的工作面,其中E、F分別在BC、CD邊上(不與B、C、D重合),且∠EAF=45°,為了減少對(duì)該路段的擁堵影響,要求△AEF面積最小,那么是否存在一個(gè)面積最小的△AEF?若存在,請(qǐng)求出△AEF面積的最小值;若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】定角旋轉(zhuǎn),求面積最小,考慮將AF順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°交BC所在直線于G,構(gòu)造定角定高模型,通過三角函數(shù),等積轉(zhuǎn)化,將求△AEF和△AEG的面積用相同的邊表示,既將求S△AEF的最小值轉(zhuǎn)化為求S△AEF’的最小值。
【解答】把△ADF繞點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°并縮小為,得到△ABG,
則AG=AF,∠EAG=∠EAF=45°,過點(diǎn)E作EM⊥AG于M,EN⊥AF于N,
∵∠EAG=∠EAF,EM⊥AG,EN⊥AF,∴EM=EN,
設(shè)△AGE的外接圓圓心為O,連接OA、OG、OE,過得O作OH⊥GE于H,
則∠GOE=2∠EAG=90°,設(shè)△AGE的外接圓的半徑為R,
則GE=R,OH=R,由題意得,OA+OH≥AB,即R+R≥4,解得,R≥8﹣,
∴△AGE的面積≥××(8﹣)×4=16﹣16,
∴△AGE的面積的最小值為16-16,∴△AEF的面積的最小值為﹣24.
10.(2023·陜西西安·??级#┤鐖D,已知四邊形ABCD中,∠BCD=60°,連接AC、BD交于點(diǎn)E,BE=2ED=4.若CE=2AE,求AC的最大值
【答案】
【分析】本題首先作△BCD的外接圓⊙O,連接OB,OD,OC,OE,過點(diǎn)O作OH⊥BD于H,解直角三角形求出OE,OC,繼而求出EC,AE的最大值即可求解本題.
【詳解】作△BCD的外接圓⊙O,連接OB,OD,OC,OE,過點(diǎn)O作OH⊥BD于H,如下圖所示:
∵BE=2ED=4,∴DE=2,BD=4+2=6,
∵,∴∠BOD=2∠BCD=120°,
∵OB=OD=OC,∴∠OBD=∠ODB=30°,
又∵OH⊥BD,∴BH=HD=3,∴OH=,OB=2OH=,
∴HE=BE﹣BH=4﹣3=1,∴OE===2,
∵,∴,∴EC的最大值為,
∵EC=2AE,∴AE的最大值為,∴AC的最大值為.
【點(diǎn)睛】本題考查圓的綜合,解題關(guān)鍵在于輔助線的構(gòu)造以及最值問題的轉(zhuǎn)化,同弧所對(duì)的圓心角與圓周角之間的關(guān)系需熟記于心,求解邊長(zhǎng)時(shí)勾股定理較為常用,幾何題目出現(xiàn)60°等特殊角度時(shí),常構(gòu)建特殊的直角三角形,利用三邊關(guān)系以簡(jiǎn)化運(yùn)算.
11.(2023上·廣西南寧·九年級(jí)校聯(lián)考階段練習(xí))【提出問題】我們知道,點(diǎn)和圓有三種位置關(guān)系(如圖1).已知在⊙O中,點(diǎn)A、B、C分別是圓外、圓上、圓內(nèi)的點(diǎn),點(diǎn)D、E是上不與點(diǎn)B重合的任意兩點(diǎn),分別連接AD、AE、BD、BE、CD、CE,如何比較、、的大小關(guān)系.
【解決問題】小邕利用已學(xué)知識(shí)判斷和的大小關(guān)系,步驟如下:
解:,理由如下:
如圖2,延長(zhǎng)DC與相交于點(diǎn)F,連接EF,由同弧或等弧所對(duì)的圓周角相等,可知,
∵是△CFE的外角,∴∠DFE+∠CEF=∠DCE,
∴∠DFE

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