中考热点:再说旋转动点问题中的最值问题之提分攻略

初中几何三大解题思想:平移、对称、旋转。旋转算是其中最高阶的解题思想,用到压轴的几何题中,难度最大,尤其旋转动点问题中的最值问题更是与众不同,一般题目有一定难度,解题方法灵活多变。从选择到填空、解答的压轴,旋转普遍存在。学生对旋转,没有一个统一的思路和方法总结。没有能够将这一类模型总结整合成一类方便记忆和检索的方法体系。因而求解这类问题学生普遍感到畏惧.

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策略1 垂线段最短

1.(2018秋•锦州期末)如图,已知∠MON=30°,BOM上一点,BAON于点A,四边形ABCD为正方形,P为射线BM上一动点,连结CP,将CP绕点C顺时针方向旋转90°得CE,连接BE,若AB=2,则BE的最小值为( )

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A.√3+1B.2√3﹣1C.3D.4﹣√3

【分析】连接PD,依据SAS构造全等三角形,即△BCE≌△DCP,将BE的长转化为PD的长,再依据垂线段最短得到当DP最短时,BE亦最短,根据∠O=30°,OD=2+2√3,即可求得DP的长的最小值.

【解答】如图,连接PD

由题意可得,PCEC,∠PCE=90°=∠DCBBC

DC

∴∠DCP=∠BCE

在△DCP和△BCE中,CD=BC, ∠DCP=∠BCE,CP=CE,

∴△DCP≌△BCESAS),∴PDBE

DPOM时,DP最短,此时BE最短,

∵∠AOB=30°,AB=2=AD

ODOA+AD=2√3+2,

∴当DPOM时,DP=1/2OD=√3+1,

BE的最小值为√3+1.故选:A

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策略2 三角形的三边关系

2.(2019•惠山区一模)如图,正方形ABCD中,AB=2√5,OBC边的中点,点E是正方形内一动点,OE=2,连接DE,将线段DE绕点D逆时针旋转90°得DF,连接AECF.则线段OF长的最小值( )

A.2√5B.√5+2C.2√10﹣2D.5√2-2

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【分析】连接DO,将线段DO绕点D逆时针旋转90°得DM,连接OFFMOM,证明△EDO≌△FDM,可得FMOE=2,由条件可得OM=5,根据OF+MFOM,即可得出OF的最小值.

【解答】如图,连接DO,将线段DO绕点D逆时针旋转90°得DM

,连接OFFMOM

∵∠EDF=∠ODM=90°,∴∠EDO=∠FDM

DEDFDODM,∴△EDO≌△FDMSAS),∴FMOE=2,

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策略3 构建函数关系

3.(2019•宝应县一模)如图,点D是等边△ABC的边BC上的一个动点,连结AD,将射线DA绕点D顺时针旋转60°交AB于点E,若AB=4,则AE的最小值是 _______.

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【分析】由等边三角形的性质可知∠B=∠C,利用外角的性质证得∠BAD=∠EDC,可得出△ABD∽△DCE,设BD的长为x,由相似的性质求出CE的长,再求出AC的长,利用函数的性质可求出AE的最小值.

【解答】∵△ABC为等边三角形,∴∠B=∠C=60°,ABBCAC=4,

∵∠B+∠

BAD=∠ADC=∠ADE+∠EDC,∠ADE=60°,

∴∠BAD=∠EDC,∴△ABD∽△DCE

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x的值为2时,AE有最小值,最小值为3,故答案为:3.

【点评】本题考查了等边三角形的性质,相似的判定与性质以及二次函数的性质等,解题的关键是能够用字母将所求线段的长段表示出来,用函数的性质求极值.

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策略4 借助旋转变换求解非旋转问题

4.(2019•马鞍山二模)如图,在等腰直角△ABC中,∠BAC=90°,点D是△ABC所在平面上一点,且满足DB=3,DA=5,则CD的最小值为( )

A.5√2-3B.5-3√2C.2D.1

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【分析】将△ADC绕点A顺时针旋转90°,得到△ABECD转化为BE,由于AEADBD都是定值,所以当EBD三点共线时,BE最小,即CD最小.

【解答】将△ADC绕点A顺时针旋转90°,得到△ABE

CDBE,△ADE是等腰直角三角形,

ED=5√2.

AEADBD都是定值,

所以当EBD三点共线时,BE最小,即CD最小.

此时BE最小值为DEBD=5√2﹣3.故选:A

【点评】本题主要考查了旋转的性质、全等三角形的判定和性质,解题的关键是通过旋转转化线段,利用两点之间线段最短求最值.

策略5 探究问题中的轨迹,借助轨迹图形求解问题

5.(2019•新乡一模)等腰直角三角形

ABC和等腰直角三角形ADE中,∠BAC=∠DAE=90°,AB=4,AE=2,其中△ABC固定,△ADE绕点A作360°旋转,点FMN分别为线段BEBCCD的中点,连接MNNF

问题提出:(1)如图1,当AD在线段AC上时,则∠MNF的度数为 ,线段MN和线段

NF的数量关系为______;

深入讨论:(2)如图2,当AD不在线段AC上时,请求出∠MNF的度数及线段MN和线段NF的数量关系;

拓展延伸:(3)如图3,△ADE持续旋转过程中,若CEBD交点为P,则△BCP面积的最小值为 _______.

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【分析】(1)如图1,连接DBMFCE,延长BDECH.证明△BAD≌△CAESAS),推出BDEC,∠ACE=∠ABD,再根据三角形中位线定理即可解决问题.

(2)如图2,连接MFECBD.设ECABOBD

ECH.证明△BAD≌△CAESAS),推出BDEC,∠ACE=∠ABD,再利用三角形中位线定理即可解决问题.

(3)如图3中,如图3中,如图以A为圆心AD为半径作⊙A.当直线PB与⊙A相切时,△BCP的面积最小.

【解答】(1)如图1中,连接DBMFCE,延长BDEC

H

ACABAEAD,∠BAD=∠CAE=90°,

∴△BAD≌△CAESAS),∴BDEC,∠ACE=∠ABD

∵∠ABD+∠ADB=90°,∠ADB=∠CDH

∴∠ADH+∠DCH=90°,∴∠

CHD=90°,∴ECBH

BMMCBFFE,∴MFECMF=1/2EC

CMMBCNND,∴MNBDMN=1/2BD

MNMFMN

MF,∴∠NMF=90°,∴∠MNF=45°,NF=√2MN

故答案为:45°

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(2):如图2中,连接MF

ECBD.设ECABOBDECH

ACABAEAD,∠BAD=∠CAE=90°,∴∠BAD=∠CAE

∴△BAD≌△CAESAS),∴BDEC,∠ACE=∠ABD

∵∠AOC+∠ACO=90°,∠AOC=∠BOH

∴∠OBH+∠BOH=90°,∴∠BHO=90°,∴ECBD

BMMCBFFE,∴MFECMF=1/2EC

CMMBCN

ND

MNBDMN=1/2BD,∴MNMFMNMF

∴∠NMF=90°,∴∠MNF=45°,NF=√2MN

(3):如图3中,如图以A为圆心AD为半径作⊙A

当直线PB与⊙A相切时,△BCP的面积最小,

ADAEABAC,∠BAC=∠DAE=90°,∴∠BAD=∠CAE

∴△BAD≌△CAESAS),∴∠ACE=∠ABDBDEC

∵∠ABD+∠AOB=90°,∠AOB=∠CPO,∴∠CPB=90°,

PB是⊙

A的切线,∴∠ADP=90°,

∵∠DPE=∠ADP=∠DAE=90°,∴四边形ADPE是矩形,

AEAD,∴四边形ADPE是正方形,

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【点评】本题属于几何变换综合题,考查了旋转变换,等腰直角三角形的性质和判定,全等三角形的判定和性质,三角形中位线定理等知识,解题的关键是正确寻找全等三角形解决问题,属于中考压轴题.

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方法总结:

A.适用于旋转法的几何题特征

1.通常在特殊图形中求解,如等腰三角形,直角三角形,等腰直角三角形,等边三角形,正方形等;

2.通常给定一个角度,并且出现在特殊图形的一个特殊角间;

3.通常给出的题设条件零散,题设与结论没有直接关系;

4.通常求证几条边或几个角的数量关系。

B.解决几何最值问题的通常思路

旋转法的运用不是单独出现的,而是为了构造特殊三角形服务的,最终目的在于等量代换,把分散的条件转换成直接联系的相关内容,从而得出结果。

分析定点、动点,寻找不变特征.

若属于常见模型、结构,调用模型、结构解决问题;

若不属于常见模型,结合所求目标,依据不变特征转化,借助基本定理解决问题.

转化原则:尽量减少变量,向定点、定线段、定图形靠拢.

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牛刀小试

1.(2018秋•青山区月考)平面直角坐标系中,C(0,4),K(2,0),Ax轴上一动点,连接AC,将ACA点顺时针旋转90°得到AB,当点Ax轴上运动,BK取最小值时,点B的坐标为______ .

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【解析】如图,作BHx轴于H.由△ACO≌△BAHAAS),推出BHOAmAHOC=4,可得Bm+4,m),令xm+4,ym,推出yx﹣4,推出点B在直线y

x﹣4上运动,设直线yx﹣4交x轴于E,交y轴于F,作KMEFM,根据垂线段最短可知,当点B与点M重合时,BK的值最小,构建方程组确定交点M坐标(3,﹣1),根据垂线段最短可知,当点B与点M重合时,BK的值最小,此时B(3,﹣1),故答案为:(3,﹣1)

2.(2019春•延平区校级月考)如图,在Rt△ABC中,∠

ACB=90°,∠A=30°,AC=4√3,BC的中点为D,将△ABC绕点C顺时针旋转任意一个角度得到△FECEF的中点为G,连接DG在旋转过程中,DG的最大值是 _______.

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【解析】解直角三角形求出ABBC,再求出CD,连接CG,根据直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半求出CG=4,然后由三角形的三边关系得,CD+CGDG,∴DCG三点共线时DG有最大值,

此时DGCD+CG=2+4=6.故答案为:6.

3.(2019•武侯区模拟)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,将△

ABC绕顶点C逆时针旋转得到△A'B'CMBC的中点,NA'B'的中点,连接MN,若BC=4,∠ABC=60°,则线段MN的最大值为 _______.

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【解析】连接CN.根据直角三角形斜边中线的性质求出CN=1/2AB′=4,

CMBM=2,∴MNCN+CM=6,∴MN的最大值为6,故答案为6.

4.(2019•芜湖二模)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,ACBC=2,点PAB上一动点,以点C为旋转中心,将△ACP顺时针旋转到△BCQ

的位置,则PQ最小值为( )

A.√2B.2C.2√2D.3√2

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【解析】由旋转的性质可得PCCQ,∠PCQ=90°,由勾股定理可得PQ²=PC

²+CQ²=2PC²,即PCAB时,PQ有最小值, ∵∠ACB=90°,ACBC=2,∴AB=2√2,且PCAB

PC=√2,∴PQ的最小值为2,故选:B

5.(2019•相城区一模)如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=10,BC=5,将直角三角板的直角顶点与AC边的中点P重合,直角三角板绕着点

P旋转,两条直角边分别交AB边于MN,则MN的最小值是_______ .

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6.(2019•无锡一模)如图,线段AB=4,M

AB的中点,动点P到点M的距离是1,连接PB,线段PB绕点P逆时针旋转90°得到线段PC,连接AC,则线段AC长度的最大值是_____ .

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7.(2018•建湖县二模)如图,△ABC为等边三角形,AB=3,若点P为△ABC内一动点,且满足∠PAB=∠ACP,则线段PB

长度的最小值为 ________.

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8.(2019•盐都区一模)如图,已知正方形ABCD的边长为2,以点A为圆心,1为半径作圆,E是⊙A上的任意一点,将点E绕点D

按逆时针方向旋转90°得到点F,则线段AF的长的最小值 _____.

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