2.如圖,在△ACE中,CA=CE,∠CAE=30°,⊙O經過點C,且圓的直徑AB在線段AE上.
(1)證明:CE是⊙O的切線;
(2)若△ACE中AE邊上的高為h,試用含h的代數式表示⊙O的直徑AB;
(3)設點D是線段AC上任意一點(不含端點),連接OD,當CD+OD的最小值為6時,求⊙O的直徑AB的長.
3.拋物線與軸交于點A、B(A在B的左邊),與軸交于點C,點P是直線AC上方拋物線上的一點,PF⊥軸于點F,PF與線段AC交于點E,將線段OB沿軸左右平移,線段OB的對應線段是,當的值最大時,求四邊形周長的最小值,并求出對應的點的坐標.
4.如圖,已知拋物線y=(x+2)(x﹣4)(k為常數,且k>0)與x軸從左至右依次交于A,B兩點,與y軸交于點C,經過點B的直線y=-x+b與拋物線的另一交點為D.
(1)若點D的橫坐標為﹣5,求拋物線的函數表達式;
(2)若在第一象限內的拋物線上有點P,使得以A,B,P為頂點的三角形與△ABC相似,求k的值;
(3)在(1)的條件下,設F為線段BD上一點(不含端點),連接AF,一動點M從點A出發(fā),沿線段AF以每秒1個單位的速度運動到F,再沿線段FD以每秒2個單位的速度運動到D后停止,當點F的坐標是多少時,點M在整個運動過程中用時最少?
5.(1)如圖1,已知正方形ABCD的邊長為4,圓B的半徑為2,點P是圓B上的一個動點,求PD+PC的最小值和PD﹣PC的最大值;
(2)如圖2,已知正方形ABCD的邊長為9,圓B的半徑為6,點P是圓B上的一個動點,那么PD+PC的最小值為 ,PD﹣PC的最大值為 .
(3)如圖3,已知菱形ABCD的邊長為4,∠B=60°,圓B的半徑為2,點P是圓B上的一個動點,那么PD+PC的最小值為 ,PD﹣PC的最大值為 .
6.如圖1,拋物線y=ax2+(a+3)x+3(a≠0)與x軸交于點A(4,0),與y軸交于點B,在x軸上有一動點E(m,0)(0<m<4),過點E作x軸的垂線交直線AB于點N,交拋物線于點P,過點P作PM⊥AB于點M.
(1)求a的值和直線AB的函數表達式;
(2)設△PMN的周長為C1,△AEN的周長為C2,若,求m的值;
(3)如圖2,在(2)條件下,將線段OE繞點O逆時針旋轉得到OE′,旋轉角為α(0°<α<90°),連接E′A、E′B,求E′A+ E′B的最小值.
幾何最值之胡不歸鞏固練習
1.如圖,拋物線y=x2﹣2x﹣3與x軸交于A、B兩點,過B的直線交拋物線于E,且tan∠EBA=,有一只螞蟻從A出發(fā),先以1單位/s的速度爬到線段BE上的點D處,再以1.25單位/s的速度沿著DE爬到E點處覓食,則螞蟻從A到E的最短時間是 s.
【解答】
【解析】過點E作x軸的平行線,再過D點作y軸的平行線,兩線相交于點H,如圖,
∵EH∥AB,
∴∠HEB=∠ABE,
∴tan∠HED=tan∠EBA=,
設DH=4m,EH=3m,則DE=5m,
∴螞蟻從D爬到E點的時間==4(s)
若設螞蟻從D爬到H點的速度為1單位/s,則螞蟻從D爬到H點的時間==4(s),
∴螞蟻從D爬到E點所用的時間等于從D爬到H點所用的時間相等,
∴螞蟻從A出發(fā),先以1單位/s的速度爬到線段BE上的點D處,再以1.25單位/s的速度沿著DE爬到E點所用時間等于它從A以1單位/s的速度爬到D點,再從D點以1單位/s速度爬到H點的時間,
作AG⊥EH于G,則AD+DH≥AH≥AG,
∴AD+DH的最小值為AQ的長,
當y=0時,x2﹣2x﹣3=0,解得x1=﹣1,x2=3,則A(﹣1,0),B(3,0),
直線BE交y軸于C點,如圖,
在Rt△OBC中,∵tan∠CBO=,
∴OC=4,則C(0,4),
設直線BE的解析式為y=kx+b,
把B(3,0),C(0,4)代入得,解得,
∴直線BE的解析式為,
解方程組得或,則E點坐標為,
∴,
∴螞蟻從A爬到G點的時間=(s),
即螞蟻從A到E的最短時間為.
2.如圖,在△ACE中,CA=CE,∠CAE=30°,⊙O經過點C,且圓的直徑AB在線段AE上.
(1)證明:CE是⊙O的切線;
(2)若△ACE中AE邊上的高為h,試用含h的代數式表示⊙O的直徑AB;
(3)設點D是線段AC上任意一點(不含端點),連接OD,當CD+OD的最小值為6時,求⊙O的直徑AB的長.
【解答】(1)見解析;(2);(3)AB=8
【解析】(1)連接OC,如圖,
∵CA=CE,∠CAE=30°,
∴∠E=∠CAE=30°,∠COE=2∠A=60°,
∴∠OCE=90°,
∴CE是⊙O的切線;
(2)過點C作CH⊥AB于H,連接OC,如圖,
由題可得CH=h.
在Rt△OHC中,CH=OC?sin∠COH,
∴h=OC?sin60°= OC,
∴OC= h,
∴AB=2OC= h;
(3)作OF平分∠AOC,交⊙O于F,連接AF、CF、DF,如圖,
則∠AOF=∠COF= ∠AOC= (180°﹣60°)=60°.
∵OA=OF=OC,
∴△AOF、△COF是等邊三角形,
∴AF=AO=OC=FC,
∴四邊形AOCF是菱形,
∴根據對稱性可得DF=DO.
過點D作DH⊥OC于H,
∵OA=OC,∴∠OCA=∠OAC=30°,
∴DH=DC?sin∠DCH=DC?sin30°= DC,
∴CD+OD=DH+FD.
根據兩點之間線段最短可得:
當F、D、H三點共線時,DH+FD(即CD+OD)最小,
此時FH=OF?sin∠FOH= OF=6,
則OF=4,AB=2OF=8.
∴當CD+OD的最小值為6時,⊙O的直徑AB的長為8.
3.拋物線與軸交于點A、B(A在B的左邊),與軸交于點C,點P是直線AC上方拋物線上的一點,PF⊥軸于點F,PF與線段AC交于點E,將線段OB沿軸左右平移,線段OB的對應線段是,當的值最大時,求四邊形周長的最小值,并求出對應的點的坐標.
【解答】
【解析】在拋物線中,
令,即,解得,
,
令,解得,,
設直線AC的解析式為,將A、C兩個點坐標代入得,
解得,∴直線AC的解析式為,
設,∵PF⊥軸,且點E在直線AC上,點P在直線AB上方的拋物線上,
,
,
,
,,∴∠CAO=30o,
過點E作EH∥AB交y軸于點H,則EH⊥y軸且∠CEH=∠CAO=30o,,
∵PF⊥x軸,FO⊥OH,EH⊥y軸,∴四邊形EFOH為矩形,
,
∴當時,取得最大值,此時,
,∴PC∥軸,
∵PF⊥軸,CO⊥軸,,∴四邊形PFOC為矩形,
,
作C關于軸的對稱點D,連接DB1,則B1C=B1D,
過O1作OQ∥B1D且O1Q=B1D,連接DQ、PQ,PQ交軸于點G.則四邊形O1B1DQ為平行四邊形.
當最小時,四邊形的周長最小,
而,∴當點與G重合時,的值最小為PQ的長,
∵點C、D關于軸對稱,且,
,
的最小值為,即四邊形的周長的最小值為,
設直線PQ的解析式為,
將P、Q坐標代入得,解得,
,
令,解得,,即.
4.如圖,已知拋物線y=(x+2)(x﹣4)(k為常數,且k>0)與x軸從左至右依次交于A,B兩點,與y軸交于點C,經過點B的直線y=-x+b與拋物線的另一交點為D.
(1)若點D的橫坐標為﹣5,求拋物線的函數表達式;
(2)若在第一象限內的拋物線上有點P,使得以A,B,P為頂點的三角形與△ABC相似,求k的值;
(3)在(1)的條件下,設F為線段BD上一點(不含端點),連接AF,一動點M從點A出發(fā),沿線段AF以每秒1個單位的速度運動到F,再沿線段FD以每秒2個單位的速度運動到D后停止,當點F的坐標是多少時,點M在整個運動過程中用時最少?
【解答】(1);(2)或;(3)當點F坐標為(﹣2,)時,點M在整個運動過程中用時最少.
【解析】(1)拋物線y=(x+2)(x﹣4),
令y=0,解得x=﹣2或x=4,
∴A(﹣2,0),B(4,0).
∵直線經過點B(4,0),
∴×4+b=0,解得b= ,
∴直線BD解析式為:.
當x=﹣5時,y= ,
∴D(﹣5,).
∵點D(﹣5,)在拋物線y=(x+2)(x﹣4)上,
∴(﹣5+2)(﹣5﹣4)= ,
∴.
∴拋物線的函數表達式為:(x+2)(x﹣4).
即.
(2)由拋物線解析式,令x=0,得y=﹣k,
∴C(0,﹣k),OC=k.
因為點P在第一象限內的拋物線上,所以∠ABP為鈍角.
因此若兩個三角形相似,只可能是△ABC∽△APB或△ABC∽△PAB.
①若△ABC∽△APB,則有∠BAC=∠PAB,如答圖2﹣1所示.
設P(x,y),過點P作PN⊥x軸于點N,則ON=x,PN=y(tǒng).
tan∠BAC=tan∠PAB,即:,
∴.
∴P(x,x+k),代入拋物線解析式y(tǒng)= (x+2)(x﹣4),
得(x+2)(x﹣4)=x+k,整理得:x2﹣6x﹣16=0,
解得:x=8或x=﹣2(與點A重合,舍去),
∴P(8,5k).
∵△ABC∽△APB,
∴,即,
解得:.
②若△ABC∽△PAB,則有∠ABC=∠PAB,如答圖2﹣2所示.
設P(x,y),過點P作PN⊥x軸于點N,則ON=x,PN=y(tǒng).
tan∠ABC=tan∠PAB,即:,
∴.
∴P(x,x+),代入拋物線解析式y(tǒng)=(x+2)(x﹣4),
得(x+2)(x﹣4)=x+,整理得:x2﹣4x﹣12=0,
解得:x=6或x=﹣2(與點A重合,舍去),
∴P(6,2k).
∵△ABC∽△PAB,
,
∴,
解得,
∵k>0,
∴,
綜上所述,或.
(3)方法一:
如答圖3,由(1)知:D(﹣5,),
如答圖2﹣2,過點D作DN⊥x軸于點N,則DN=,ON=5,BN=4+5=9,
∴tan∠DBA=,
∴∠DBA=30°.
過點D作DK∥x軸,則∠KDF=∠DBA=30°.
過點F作FG⊥DK于點G,則FG=DF.
由題意,動點M運動的路徑為折線AF+DF,運動時間:t=AF+DF,
∴t=AF+FG,即運動的時間值等于折線AF+FG的長度值.
由垂線段最短可知,折線AF+FG的長度的最小值為DK與x軸之間的垂線段.
過點A作AH⊥DK于點H,則t最小=AH,AH與直線BD的交點,即為所求之F點.
∵A點橫坐標為﹣2,直線BD解析式為:,
∴,
∴F(﹣2,).
綜上所述,當點F坐標為(﹣2,)時,點M在整個運動過程中用時最少.
方法二:
作DK∥AB,AH⊥DK,AH交直線BD于點F,
∵∠DBA=30°,
∴∠BDH=30°,
∴FH=DF×sin30°=,
∴當且僅當AH⊥DK時,AF+FH最小,
點M在整個運動中用時為:,
∵lBD:,
∴FX=AX=﹣2,
∴F(﹣2,).
5.(1)如圖1,已知正方形ABCD的邊長為4,圓B的半徑為2,點P是圓B上的一個動點,求PD+PC的最小值和PD﹣PC的最大值;
(2)如圖2,已知正方形ABCD的邊長為9,圓B的半徑為6,點P是圓B上的一個動點,那么PD+PC的最小值為 ,PD﹣PC的最大值為 .
(3)如圖3,已知菱形ABCD的邊長為4,∠B=60°,圓B的半徑為2,點P是圓B上的一個動點,那么PD+PC的最小值為 ,PD﹣PC的最大值為 .
【解答】(1)5,5;(2),;(3),
【解析】(1)如圖1中,在BC上取一點G,使得BG=1.
∵,
∴,∵∠PBG=∠PBC,
∴△PBG∽△CBP,
∴,
∴PG=PC,
∴PD+PC =DP+PG,
∵DP+PG≥DG,
∴當D、G、P共線時,PD+PC的值最小,最小值為.
∵PD﹣PC =PD﹣PG≤DG,
當點P在DG的延長線上時,PD﹣PC的值最大(如圖2中),最大值為DG=5.
(2)如圖3中,在BC上取一點G,使得BG=4.
∵,
∴,∵∠PBG=∠PBC,
∴△PBG∽△CBP,
∴,
∴,
∴PD+ =DP+PG,
∵DP+PG≥DG,
∴當D、G、P共線時,PD+的值最小,最小值為.
∵PD﹣=PD﹣PG≤DG,
當點P在DG的延長線上時,PD﹣的值最大,最大值為.
(3)如圖4中,在BC上取一點G,使得BG=4,作DF⊥BC于F.
∵,
∴,∵∠PBG=∠PBC,
∴△PBG∽△CBP,
∴,
∴PG=,
∴PD+=DP+PG,
∵DP+PG≥DG,
∴當D、G、P共線時,PD+的值最小,最小值為DG,
在Rt△CDF中,∠DCF=60°,CD=4,
∴DF=CD?sin60°=,CF=2,
在Rt△GDF中,DG=,
∵PD﹣=PD﹣PG≤DG,
當點P在DG的延長線上時,PD﹣的值最大(如圖2中),最大值為DG=.
6.如圖1,拋物線y=ax2+(a+3)x+3(a≠0)與x軸交于點A(4,0),與y軸交于點B,在x軸上有一動點E(m,0)(0<m<4),過點E作x軸的垂線交直線AB于點N,交拋物線于點P,過點P作PM⊥AB于點M.
(1)求a的值和直線AB的函數表達式;
(2)設△PMN的周長為C1,△AEN的周長為C2,若,求m的值;
(3)如圖2,在(2)條件下,將線段OE繞點O逆時針旋轉得到OE′,旋轉角為α(0°<α<90°),連接E′A、E′B,求E′A+ E′B的最小值.
【解答】(1)a=﹣,;(2)m=2;(3)
【解析】(1)令y=0,則ax2+(a+3)x+3=0,
∴(x+1)(ax+3)=0,
∴x=﹣1或﹣,
∵拋物線y=ax2+(a+3)x+3(a≠0)與x軸交于點A(4,0),
∴﹣=4,
∴a=﹣.
∵A(4,0),B(0,3),
設直線AB解析式為y=kx+b,則,解得,
∴直線AB解析式為.
(2)如圖1中,
∵PM⊥AB,PE⊥OA,
∴∠PMN=∠AEN,∵∠PNM=∠ANE,
∴△PNM∽△ANE,
∴,
∵NE∥OB,
∴,
∴AN= (4﹣m),
∵拋物線解析式為,
∴,
∴,解得m=2.
(3)如圖2中,在y軸上 取一點M′使得OM′= ,連接AM′,在AM′上取一點E′使得OE′=OE.
∵OE′=2,OM′?OB= ×3=4,
∴OE′2=OM′?OB,
∴,∵∠BOE′=∠M′OE′,
∴△M′OE′∽△E′OB,
∴,
∴M′E′=BE′,
∴AE′+BE′=AE′+E′M′=AM′,此時AE′+BE′最?。▋牲c間線段最短,A、M′、E′共線時),
最小值=AM′= .

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