中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

点动成线、线动成面、面动成体,点是构成图形的最基本元素.在几何中,把具有某性质的运动的点组成的集合叫做具有这种性质的点的轨迹.

中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

运动轨迹为圆的模型常见情形

1.圆的定义(动点到定点的距离等于定长)

该类型定义很容易理解,但具体到题目中很多孩子经常忽略圆的存在,中考中常出现的背景为折叠问题.

2.定角对定弦型

如图1,当动点对某两定点的张角固定不变时,那么该动点的轨迹为以两定点为弦所对的圆弧.

中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

如图2,该类题目解题的一般逻辑为:①观察以动点为顶点的角是否为定值;②找定角所对定线段;

③由定角找圆周角,从而得出弦所对圆心角;④由弦及圆心角构造出圆,出轨迹弧.

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中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

应用举例

1.(2019•自贡中考题)如图,已知A、B两点的坐标分别为(8,0)、(0,8),点C、F分别是直线x=﹣5和x轴上的动点,CF=10,点D是线段CF的中点,连接AD交y轴于点E,当△ABE面积取得最小值时,tan∠BAD的值是(  )

A.8/17 B.7/17 C.4/9 D.5/9

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【解析】如图,设直线x=﹣5交x轴于K.由题意KD=1/2CF=5,

∴点D的运动轨迹是以K为圆心,5为半径的圆,

∴当直线AD与⊙K相切时,△ABE的面积最小,

∵AD是切线,点D是切点,∴AD⊥KD,

∵AK=13,DK=5,∴AD=12,

∵tan∠EAO=OE/OA=DE/AD,∴OE/8=5/13,∴OE=10/3,

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2.(2019•十堰中考题)如图,正方形ABCD和Rt△AEF,AB=5,AE=AF=4,连接BF,DE.若△AEF绕点A旋转,当∠ABF最大时,S△ADE=______  .

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【解析】作DH⊥AE于H,如图,由于AF=4,则△AEF绕点A旋转时,点F在以A为圆心,4为半径的圆上,当BF为此圆的切线时,∠ABF最大,即BF⊥AF,利用勾股定理计算出BF=3,接着证明△ADH≌△ABF得到DH=BF=3,然后根据三角形面积公式求解.∴S△ADE=1/2AE•DH=1/2×3×4=6.故答案为6.

3.(2019•通辽中考题)如图,在边长为3的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD边上的一点,且AM=1/3AD,N是AB边上的一动点,将△AMN沿MN所在直线翻折得到△A′MN,连接A′C.则A′C长度的最小值是______ .

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【解析】过点M作MH⊥CD交CD延长线于点H,连接CM,

∵AM=1/3AD,AD=CD=3,∴AM=1,MD=2。

∵CD∥AB,∴∠HDM=∠A=60°。

∴HD=1/2MD=1,HM=√3HD=√3,∴CH=4

∴由勾股定理可求得MC=√19,

∵将△AMN沿MN所在直线翻折得到△A′MN,∴AM=A'M=1,

∴点A'在以M为圆心,AM为半径的圆上,

∴当点A'在线段MC上时,A'C长度有最小值

∴A'C长度的最小值=MC﹣MA'=√19﹣1,故答案为:√19﹣1。

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4.(2019•南充中考题)如图,矩形硬纸片ABCD的顶点A在y轴的正半轴及原点上滑动,顶点B在x轴的正半轴及原点上滑动,点E为AB的中点,AB=24,BC=5.给出下列结论:①点A从点O出发,到点B运动至点O为止,点E经过的路径长为12π;②△OAB的面积最大值为144;

中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

【解析】:∵点E为AB的中点,AB=24,∴OE=1/2AB=12,,

∴AB的中点E的运动轨迹是以点O为圆心,12为半径的一段圆弧,

∵∠AOB=90°,

∴点E经过的路径长为90×12×π/=6π1,故①错误;

当△OAB的面积最大时,因为AB=24,

所以△OAB为等腰直角三角形,即OA=OB,

∵E为AB的中点,

∴OE⊥AB,OE=1/2AB=12,

中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

∵四边形ABCD是矩形,

∴∠DAB=90°,∴∠DFA=∠AOB,∴∠DAF=∠ABO,

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5.(2019•淄博中考题)如图,顶点为M的抛物线y=ax²+bx+3与x轴交于A(3,0),B(﹣1,0)两点,与y轴交于点C.

(1)求这条抛物线对应的函数表达式;

(2)问在y轴上是否存在一点P,使得△PAM为直角三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.

(3)若在第一象限的抛物线下方有一动点D,满足DA=OA,过D作DG⊥x轴于点G,设△ADG的内心为I,试求CI的最小值.

中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

【解答】(1)∵抛物线y=ax²+bx+3过点A(3,0),B(﹣1,0),

9a+3b+3=0,a-b+3=0,解得:a=-1,b=2.

∴这条抛物线对应的函数表达式为y=﹣x²+2x+3

(2)在y轴上存在点P,使得△PAM为直角三角形.

∵y=﹣x²+2x+3=﹣(x﹣1)²+4

∴顶点M(1,4)

∴AM²=(3﹣1)²+4²=20

设点P坐标为(0,p)

∴AP²=3²+p²=9+p²,MP2=12+(4﹣p)2=17﹣8p+p2

①若∠PAM=90°,则AM²+AP²=MP²,∴20+9+p²=17﹣8p+p²,

解得:p=﹣3/2,∴P(0,﹣3/2).

②若∠APM=90°,则AP²+MP²=AM²,

∴9+p²+17﹣8p+p²=20,

解得:p₁=1,p₂=3,

∴P(0,1)或(0,3).

③若∠AMP=90°,则AM²+MP²=AP²,∴20+17﹣8p+p²=9+p².

解得:p=7/2,∴P(0,7/2).

综上所述,点P坐标为(0,﹣3/2)或(0,1)或(0,3)或(0,7/2)时,△PAM为直角三角形.

(3)如图,过点I作IE⊥x轴于点E,IF⊥AD于点F,IH⊥DG于点H.

∵DG⊥x轴于点G,∴∠HGE=∠IEG=∠IHG=90°,∴四边形IEGH是矩形.

∵点I为△ADG的内心,∴IE=IF=IH,AE=AF,DF=DH,EG=HG.

∴矩形IEGH是正方形,

设点I坐标为(m,n),∴OE=m,HG=GE=IE=n.

∴AF=AE=OA﹣OE=3﹣m,∴AG=GE+AE=n+3﹣m.

∵DA=OA=3,∴DH=DF=DA﹣AF=3﹣(3﹣m)=m,∴DG=DH+HG=m+n.

中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

中考难点之轨迹为圆模型背景下的最值问题

方法小结

对于变化万千的题目,如何抓住本质?一般来说,初中阶段的这类问题还是以定角为背景,我们可以一分为二来看.若边不变,则“定边对定角”,三角形外接圆是不变的,在这不变中,我们可以求定值,如弦长,运动的轨迹长.也可以寻找其中变化的量,来求线段的最值.若边在变化,则“动边对定角”,三角形外接圆处在变化中,我们要找其中的不变量或者变量之间的不等关系来建立不等式,从而求出最值.


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