中学最值问题方法汇总 - 图文(5)

2019-08-31 18:15

1、直线L的异侧有两个点A、B,在直线L上求一个点C,使得:A、B到C的距离

BLACA'ABL的差的绝对值最小。

2、你认识一些什么样的轴对称图形,它们各自有什么样的几何性质? 等腰三角形、矩形、正多边形等。

四、如何平分土地:

问题超市:水渠旁有一大块耕地,要画一条直线为分

FD界线,把耕地平均分成两块,分别承包给两个人,BC边是灌溉用的水渠的一岸。两个人不知道怎么平分土地最能满EA足个人的需要,你看这个土地的形状(比较规则的L形)(如右图所示),应该怎样平分呢?

BC

问题数学化:如何在由两个矩形所组成(割、补)的图形中寻找一条直线,使得图形被分成两部分,且两部分的面积相等,而且,均含有BC边的一部分。

问题分析:

M1、如何才能把一个矩形的面积等分。如图,可以应用AD矩形的两条对角线所在的直线AC、BD,每组对边的中点所

OQN在直线MP、NQ,且这四条直线都交于同一点O,对矩形的

对称中心。即经过对称中心O的任意一条直线都可以平分矩形的面积。 BCPFABlEDFAEDlClABFEDCBC2、利用这个结论,土地可以看成是两个矩形进行割、补得到的,分别在每个图中作两个矩形的对称中心,经过这两个点作一条直线,这条直线就可以把这两个矩形的面积进行平分,分别如上面三个图形所示:

问题的延伸:三个方案确定之后,两个农民并不满意,他们认为:―这三种方法只是把土地平分了,但是靠近水源的BC边并没有被平分。‖两人为了灌溉方使,都想把靠近水源的BC边也平分了,谁会愿意要水源少的那块地呢?这三种分地的方法并不公平。那为了既平分土地,也平分水源,有什么办法呢?

问题的分析:(如右图所示)

FTRD直线QR就是原来的分界线l,取线段QR的中点为S,

E取线段BC的中点为P,则直线PS就是满足两个农民要求AS

BQPC21

的分界线。

问题的证明:?TRS与?PQS中,三组内角对应相等,且RS=PS,则两个三角形全等,所以两个三角形的面积相等,于是经过直线TP的分界仍保证了土地的平分,且过点P也使得水源得到了平分。

思考:如果用后两种方案,你是否也得出了可以既平分水源也平分土地的方案? 五、台球桌上的数学问题

问题超市:台球被打到台球桌边上,反弹回来,就是我们常用的对称问题。台球从球桌的一个角出发,若沿着45?角将球打到对边,然后,球经过几次碰撞,最后到另外的三个角落之一。如果台球桌的长和宽之比为2:1,需要碰撞几次?如果台球桌的长和宽之比为3:2、4:3、5:2、5:3……情况又会怎样?

知识介绍:此题类似于物理中光线的反射,当光线入射到平面镜上的时候,光线会被镜子反射。把反射光线和入射光线看成两条直线的话,那么入射角等于反射角。这在数学上就是轴对称。在台球桌(长方形),由于入射角是45?,所以反射角也是45?,这样入射线和反射线形成一个直角,相应的,在台球桌上就构成了一个等腰直角三角形,利用这一性质我们可以得到一些有趣的结论。

问题分析:我们分下面几种情况进行分析:

(1)如果长宽比为2:1,如图,则1次就够了;

(2)如果长宽比为3:2,如图,则要碰撞3次,可以到左下角; (3)如果长宽比为4:3,如图,则要碰撞5次,可以进洞;

(4)如果长宽比为5:3和7:5,分别如下图所示,分别需要6和10次碰撞可以进洞。

始始1问题的总结:

终始3453终23终1始216始51096413722终4581终台球桌的长a 台球桌的宽b 碰撞的次数c 可能的关系 2+1-2=1 2 1 1 3+2-2=3 3 2 3 4+3-2=5 4 3 5 5+3-2=6 5 3 6 7+5-2=10 7 5 10 a?b?2?c a b ? 问题的猜想:如果台球桌的长和宽之比为m:n(其中m、n互质的正整数),那么碰撞的次数是:m?n?2

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●巧作―对称点‖妙解最值题

在初中平面几何尤其在初中数学竞赛题中,我们经常会碰到求两线段和的最大值或和最小值的问题,对这类题目大家感到无从下手,求解有一定的难度,但只要通过作―对称点‖都可迎刃而解的,现举例说明如下:

例1 如图1,点A、B表示两个村庄,直线L表示一条公路,(村庄A、B在公路的同侧)现要在公路L上建造一个汽车站,使车站到A、B两个村庄的距离之和最短,问车站应建在何处?

解 作A点于L的对称点A?,连结A?B交L于C,则点C就是所建车站的位置。 证明 在直线L上另取一点C?连结AC,AC?,A?C?,C?B,因为直线L是点A、A?的对称轴,点C在对称轴上,所以AC=AC?,AC?=A?C?,

所以AC+CB= AC?+CB=A?B, 在△A?C?B中,

因为A?B

所以AC+CB

例2 已知定点A(1,2),B(3,4),在x轴的点P,使点P到A、B两点距离之和最短,求P点坐标。

解 由例1启发,如图2作A(1,2)关于x轴的对称点A?(1,-2)则过点A?(1,

5-2)、B(3,4)两点的直线解析为:y?3x?5,该直线与x轴交点坐标为(,0)即为所求

3P点坐标。(证略)

例3 如图3,在正方形ABCD中,E在BC上,BE=2,CE=1,P在BD上,求PE与PC的长度和的最小值。

解 因为ABCD为正方形,所以A、C是关于BD所在直线对称的对称点,连结AP,由对称性知:AP=PC,则PC+PE的最小值为AP+PE的最小值,而AP+PE的最小值由例1证明可知即为线段AE。 在Rt?ABE中AE?AB2?BE2?22?32?13。

本例还可如图4,在AB上作点E关于BD的对称点E?,连PE?,CE?,同样有

PC?PE?PC?PE??CE??BE?2?BC2?13。

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例4 三角形ABC的边长为2,M是AB边上的中点,P是边BC上任意一点,PA+PM的最大值和最小值分别记为S和t则S2?t2=__________________

分析 本题比上例更有一定的难度,S还好求,因为PA≤AC,PM≤CM,所以PA?PM?CA?CM?2?3,当点P为顶点C时,等号成立,所以S?2?3。

关键在于T,以BC为边作正三角形A?BC,如图5,作M关于BC所在的直线对称点M?,连结PM?、AM?,因为?ABC??CBA?,所以M?在BA?上,且BM??BM?1,PM=PM?,PA+PM=PA+PM?≥AM?,连结CM?,则?ACM??900,所以

AM??AC2?CM?2?4?3?7所以t?7。所以 S2?t2?(2?3)2?(7)2?43

例5 矩形ABCD中,AB=20厘米,BC=10厘米,若在AC、AB上各取一点M、N,使MB+MN值最小,求这个最小值。

解 如图6,作B关于AC的对称点B?,连结AB?,则N点关于AC的对称点N?在AB?上,这时BM+MN的最小值,即为BM+MN?的最小值,显然BM+MN?的最小值等于点B到AB?的距离BH。

现在求BH的长,设AB?与DC交于P点,连结BP,则

111S?ABP?AP?BH?S矩形ABCD??20?10?100(平方厘米)

222B?与B关于AC对称??1??2????1??3?PA?PC

矩形ABCD中,DC//AB??2??3?

设AP=PC=x,则DP=20-x 在Rt△APD中,由勾股定理,得PA2=DP2+DA2即x2?(20?x)2?102,解得x=12.5(厘米),即AP=12.5(厘米)。

2 所以BH?100??16(厘米),

12.5 即BM+MN的最小值是16厘米。

通过作―对称点‖使几何题中求两线段和的最大或最小值,这类难题得到顺利解决。此法简单明了,直观易懂,而对于培养学生创新思维和创新能力,提高学生空间想象能力

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确有一定的帮助。

●数学最值题的常用解法

在中学数学题中,最值题是常见题型,围绕最大(小)值所出的数学题是各种各样,就其解法,主要为以下几种:

一. 二次函数的最值公式

二次函数y?ax2?bx?c(a、b、c为常数且a?0)其性质中有

4ac?b2b①若a?0当x??时,y有最小值。ymin?;

4a2a4ac?b2b②若a?0当x??时,y有最大值。ymax?。

4a2a利用二次函数的这个性质,将具有二次函数关系的两个变量建立二次函数,再利用二次函数性质进行计算,从而达到解决实际问题之目的。

例1. 某玩具厂计划生产一种玩具熊猫,每日最高产量为40只,且每日产出的产品全部售出,已知生产x只玩具熊猫的成本为R(元),售价每只为P(元),且R、P与x的关系式分别为R?500?30x,P?170?2x。

(1)当日产量为多少时,每日获得的利润为1750元;

(2)当日产量为多少时,可获得最大利润?最大利润是多少? 解:(1)根据题意得 1750?Px?R

(170?2x)x?(500?30x)?1750

整理得x2?70x?1125?0

解得x1?25,x2?45(不合题意,舍去) (2)由题意知,利润为

Px?R??2x2?140x?500??2(x?35)2?1950 所以当x?35时,最大利润为1950元。

二. 一次函数的增减性

一次函数y?kx?b(k?0)的自变量x的取值范围是全体实数,图象是一条直线,因而没有最大(小)值;但当m?x?n时,则一次函数的图象是一条线段,根据一次函数的增减性,就有最大(小)值。

例2. 某工程队要招聘甲、乙两种工种的工人150人,甲、乙两种工种的工人的月工资分别是600元和1000元,现要求乙种工种的人数不少于甲种工种人数的2倍,问甲、乙两种工种各招聘多少人时可使得每月所付的工资最少?

解:设招聘甲种工种的工人为x人,则乙种工种的工人为(150?x)人,

由题意得: 150?x?2x 所以0?x?50 设所招聘的工人共需付月工资y元,则有:

y?600x?1000(150?x)??400x?150000(0?x?50) 因为y随x的增大而减小

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