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    模型48 梯子最值与斜边中点模型(讲+练)-备战2023年中考数学解题大招复习讲义(全国通用)
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    模型48 梯子最值与斜边中点模型(讲+练)-备战2023年中考数学解题大招复习讲义(全国通用)

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    这是一份模型48 梯子最值与斜边中点模型(讲+练)-备战2023年中考数学解题大招复习讲义(全国通用),文件包含模型48梯子最值与斜边中点模型原卷版docx、模型48梯子最值与斜边中点模型解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共31页, 欢迎下载使用。

    
    【模型】梯子最值问题,指有一条线段的两个端点在坐标轴上滑动的最值模型.



    【结论】线段AB的两端在坐标轴上滑动,∠ABC=90°,AB的中点为Q,连接OQ,QC,
    当O,Q,C三点共线时,OC取得最大值
    【简证】如图在 Rt△AOB 中,点Q是中点,∴OQ=AB.
    在 Rt△ABC 中,由勾股定理得 CQ= .
    若OC要取得最大值,则 O,Q,C三点共线,即 OC=OQ+QC,
    即 OC=AB+
    【小结】梯子模型的题,关键是取两个图形的公共边的中点作为桥梁

    例题精讲


    【例1】.如图,已知,∠MON=∠BAC=90°,且点A在OM上运动,点B在ON上运动,若AB=8,AC=6,则OC的最大值为  4+2 .

    解:取AB的中点E,连接OE,CE,

    ∴AE=4,
    在Rt△ACE中,由勾股定理得,
    CE===2,
    ∵∠AOB=90°,点E为AB的中点,
    ∴OE=AB=4,
    ∵OC≤OE+CE,
    ∴当点O、E、C共线时,OC最大值为4+2,
    故答案为:4+2.

    Ø变式训练
    【变式1-1】.如图,矩形ABCD,AB=2,BC=4,点A在x轴正半轴上,点D在y轴正半轴上,当点A在x轴上运动时,点D也随之在y轴上运动,在这个运动过程中,点C到原点O的最大距离为(  )

    A. B.2 C. D.
    解:如图,取AD的中点H,连接CH,OH,

    ∵矩形ABCD,AB=2,BC=4,
    ∴CD=AB=2,AD=BC=4,
    ∵点H是AD的中点,
    ∴AH=DH=2,
    ∴==,
    ∵∠AOD=90°,点H是AD的中点,
    ∴,
    在△OCH中,CO<OH+CH,
    当点H在OC上时,CO=OH+CH,
    ∴CO的最大值为,
    故选:A.

    【变式1-2】.如图,∠MON=90°,已知△ABC中,AC=BC=13,AB=10,△ABC的顶点A、B分别在边OM、ON上,当点B在边ON上运动时,A随之在OM上运动,△ABC的形状始终保持不变,在运动的过程中,点C到点O的最小距离为_______

    解:作CH⊥AB于H,连接OH,如图,

    ∵AC=BC=13,
    ∴AH=BH=AB=5,
    在Rt△BCH中,CH===12,
    ∵H为AB的中点,
    ∴OH=AB=5,
    ∵OC≥CH﹣OH(当点C、O、H共线时取等号),
    ∴OC的最小值为12﹣5=7.

    【例2】.如图,点A、B分别在y轴和x轴正半轴上滑动,且保持线段AB=4,点D坐标为(4,3),点A关于点D的对称点为点C,连接BC,则BC的最小值为 6 .

    解:如图所示,取AB的中点E,连接OE,DE,OD,
    由题可得,D是AC的中点,
    ∴DE是△ABC的中位线,
    ∴BC=2DE,
    ∵点D坐标为(4,3),
    ∴OD==5,
    ∵Rt△ABO中,OE=AB=×4=2,
    ∴当O,E,D在同一直线上时,DE的最小值等于OD﹣OE=3,
    ∴BC的最小值等于6,
    故答案为:6.


    Ø变式训练
    【变式2-1】.如图,OA⊥OB,垂足为O,P、Q分别是射线OA、OB上的两个动点,点C是线段PQ的中点,且PQ=4,点Q从点O出发沿OB方向运动过程中,动点C运动形成的路径长是  π .

    解:∵OA⊥OB,
    ∴∠AOB=90°,
    当Q点与O点重合时,
    PQ的中点C在OP的中点处,
    当P点与O点重合时,
    PQ的中点C在OQ的中点处,
    ∵PQ=4,
    ∴C点运动轨迹是以O为圆心,2为半径的圆上,
    ∴动点C运动形成的路径长=π×4=π,
    ∴动点C运动形成的路径长是π,
    故答案为π.


    【变式2-2】.如图,在△ABC中,∠ABC=90°,AB=3,BC=4,D为AC的中点,过点D作DE⊥DF,DE,DF分别交AB,BC于点E,F,求EF的最小值.

    解:∵DE⊥DF,
    ∴∠EDF=90°,
    ∴EF2=DE2+DF2,
    ∴当DE与DF的值最小时,EF长度的值最小,
    即当DF′⊥BC,DE′⊥AB时,线段E′F′值最小,
    如图,过D作DE′⊥AB于E′,DF′⊥BC于F′,

    则四边形DF′BE′是矩形,
    ∴E′F′=BD,
    ∵∠ABC=90°,AB=3,BC=4,
    ∴AC=5,
    ∵D是斜边AC的中点,
    ∴BD=AC=2.5.
    ∴E′F′=BD=2.5.
    ∴EF的最小值为2.5.





    1.如图,∠MON=90°,矩形ABCD的顶点A,B分别在OM、ON上,当B在边ON上运动时,A随之在边OM上运动,矩形ABCD的形状保持不变,其中AB=2,BC=.运动过程中,当点D到点O的距离最大时,OA长度为(  )

    A. B. C.2 D.
    解:如图,取AB的中点,连接OE、DE,
    ∵∠MON=90°,
    ∴OE=AE=AB=×2=1,
    ∵四边形ABCD是矩形,
    ∴AD=BC=,
    在Rt△ADE中,由勾股定理得,DE===2,
    由三角形的三边关系得,O、E、D三点共线时点D到点O的距离最大,
    此时,OD=OE+DE=1+2=3,
    过点A作AF⊥OD于F,则cos∠ADE==,
    即=,
    解得DF=,
    ∵OD=3,
    ∴点F是OD的中点,
    ∴AF垂直平分OD,
    ∴OA=AD=.
    故选:B.

    2.如图,Rt△ABC中,AB=6,AC=8.∠BAC=90°,D,E为AB,AC边上的两个动点,且DE=6,F为DE中点,则BF+CF的最小值为(  )

    A.2 B. C. D.
    解:如图,连接AF,在AB上截取AG=1.5,连接FG,CG,

    ∵∠BAC=90°,F为DE中点,
    ∴AF=DE=3,
    ∴点F在以点A为圆心,AF为半径的圆上,
    ∵=,∠GAF=∠BAF,
    ∴△AGF∽△AFB,
    ∴,
    ∴GF=BF,
    ∴BF+CF=GF+CF,
    ∴当点G,点F,点C共线时,最小值为GC的长,
    ∵CG===,
    ∴BF+CF的最小值为,
    故选:D.
    3.有一架竖直靠在直角墙面的梯子正在下滑,一只猫紧紧盯住位于梯子正中间的老鼠,等待与老鼠距离最小时扑捉.把墙面、梯子、猫和老鼠都理想化为同一平面内的线或点,模型如图,∠ABC=90°,点M,N分别在射线BA,BC上,MN长度始终保持不变,MN=4,E为MN的中点,点D到BA,BC的距离分别为3和2,在此滑动过程中,猫与老鼠的距离DE的最小值为(  )

    A.2﹣2 B.﹣1 C.﹣2 D.﹣3
    解:连接BE,DE,
    由勾股定理得:BD==,
    在Rt△MBN中,点E是MN的中点,
    ∴BE=MN=2,
    ∴点E的运动轨迹是以B为圆心,2为半径的弧,
    ∴当点E落在线段BD上时,DE的值最小,
    ∴DE的最小值为:﹣2,
    故选:C.

    4.如图,AD∥BC,AD=2,BC=3,△ABC的面积是4,那△ACD的面积是   .

    解:∵△ABC的面积为4,且BC=3,
    ∴ABC的高为,
    ∵AD∥BC,且AD=2.
    ∴四边形ABCD是梯形,
    ∴四边形ABCD的面积为:××(2+3)=
    ∴ACD的面积为:﹣4=.
    故答案为:.
    5.如图,∠MON=90°,长方形ABCD的顶点B、C分别在边OM、ON上,当B在边OM上运动时,C随之在边ON上运动,若CD=5,BC=24,运动过程中,点D到点O的最大距离为 25 .

    解:如图,取BC的中点E,连接OE、DE、OD,

    ∵OD≤OE+DE,
    ∴当O、D、E三点共线时,点D到点O的距离最大,
    此时,∵CD=5,BC=24,
    ∴OE=EC=BC=12,
    DE===13,
    ∴OD的最大值为:12+13=25.
    故答案为:25.
    6.在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=8,BC=4.如图,将直角顶点B放在原点,点A放在y轴正半轴上,当点B在x轴上向右移动时,点A也随之在y轴上向下移动,当点A到达原点时,点B停止移动,在移动过程中,点C到原点的最大距离为  .

    解:如图所示:取A1B1的中点E,连接OE,C1E,当O,E,C1在一条直线上时,点C到原点的距离最大,在
    Rt△A1OB1中,∵A1B1=AB=8,点OE为斜边中线,
    ∴OE=B1E=A1B1=4,
    又∵B1C1=BC=4,
    ∴C1E==4,
    ∴点C到原点的最大距离为:OE+C1E=4+4.
    故答案为:4+4.

    7.如图,在等腰直角三角形ABC中,∠B=90°,AB=4,点M,N分别为边AB,BC上的点,且MN=2.点D,E分别是BC,MN的中点,点P为斜边AC上任意一点,则PE+PD的最小值为  2﹣1 .

    解:如图,作点D关于AC的对称点D′,连接CD′,BD′,BD′交AC于点P′,DD′交AC于点F,
    则PD=PD′,
    ∵∠MBN=90°,MN=2,E是MN的中点,连接BE,
    ∴BE=MN=1,即点E在以B为圆心,半径为1的圆位于△ABC的内部的弧上运动,
    ∵PE+PD=PE+PD′=BE+PE+PD′﹣1,
    ∴当B、E、P、D′四点在同一条直线上时,BE+PE+PD′=BD′最小,
    即PE+PD=BD′﹣1最小,

    ∵D是BC的中点,
    ∴CD=BC=2,
    ∵点D、D′关于AC对称,
    ∴AC垂直平分DD′,
    ∴CD′=CD=2,∠D′CF=∠DCF=∠CDD′=∠CD′D=45°,
    ∴∠DCD′=90°,
    ∴BD′===2,
    ∴PE+PD的最小值为2﹣1.
    故答案为:2﹣1.


    8.如图,∠ACB=∠ADB=90°,AB=6,E为AB中点
    (1)若CD=2,求△CDE的周长和面积.
    (2)若∠CBD=15°,求△CED的面积.

    解:(1)过E作EH⊥CD,
    ∵∠ACB=∠ADB=90°,AB=6,E为AB中点
    ∴CE=3,ED=3,CD=2,
    ∴EH=,△CDE的周长=2+3+3=8,
    ∴△CDE的面积=,
    (2)∵∠ACB=∠ADB=90°,AB=6,E为AB中点
    ∴CE=3,ED=3,
    设∠CEA=2x,∠DEA=2(x+15)=2x+30,
    ∴∠CED=30°
    ∴△CDE的面积=.
    9.如图所示,一根长2.5米的木棍(AB),斜靠在与地面(OM)垂直的墙(ON)上,此时OB的距离为0.7米,设木棍的中点为P.若木棍A端沿墙下滑,且B端沿地面向右滑行.
    (1)如果木棍的底端B向外滑出0.8米,那么木棍的顶端A沿墙下滑多少距离?
    (2)木棍在滑动的过程中,请判断A、O、B、P四点的所有连线中,哪些线段的长度不变,并简述理由.
    (3)在木棍滑动的过程中,当滑动到什么位置时,△AOB的面积最大?简述理由,并求出面积的最大值.

    解:(1)在直角△ABC中,已知AB=2.5m,BO=0.7m,
    则AO==2.4m,
    ∵DO=OB+BD,
    ∴OD=1.5m,
    ∵直角三角形CDO中,AB=CD,且CD为斜边,
    ∴OC==2m,
    ∴AC=OA﹣OC=2.4m﹣2m=0.4m;
    ∴木棍的顶端A沿墙下滑0.4m.

    (2)AB、AP、BP、OP均不变.理由:
    因为P为AB中点,所以AB、AP、BP不变;
    在直角三角形中,斜边上的中线等于斜边的一半,因为斜边AB不变,所以斜边上的中线OP不变;
    (3)当△AOB的斜边上的高h等于中线OP时面积最大.
    如图,若h与OP不相等,则总有h<OP,
    故根据三角形面积公式,有h与OP相等时△AOB的面积最大,
    此时,S△AOB=AB⋅h=×2.5×1.25=1.5625().
    所以△AOB的最大面积为(1.5625)m2.

    10.如图,平面直角坐标系中,将含30°的三角尺的直角顶点C落在第二象限.其斜边两端点A、B分别落在x轴、y轴上,且AB=12cm
    (1)若OB=6cm.
    ①求点C的坐标;
    ②若点A向右滑动的距离与点B向上滑动的距离相等,求滑动的距离;
    (2)点C与点O的距离的最大值= 12 cm.

    解:(1)①过点C作y轴的垂线,垂足为D,如图1:

    在Rt△AOB中,AB=12,∠BAO=30°,
    ∴OB=6,
    ∴BC=6,
    ∴∠BAO=30°,∠ABO=60°,
    又∵∠CBA=60°,
    ∴∠CBD=60°,∠BCD=30°,
    ∴BD=3,CD=3,
    所以点C的坐标为(﹣3,9);
    ②设点A向右滑动的距离为x,根据题意得点B向上滑动的距离也为x,如图2:

    AO=12×cos∠BAO=12×cos30°=6.
    ∴A'O=6﹣x,B'O=6+x,A'B'=AB=12
    在△A'O B'中,由勾股定理得,
    (6﹣x)2+(6+x)2=122,
    解得:x=6(﹣1),
    ∴滑动的距离为6(﹣1);
    (2)设点C的坐标为(x,y),过C作CE⊥x轴,CD⊥y轴,垂足分别为E,D,如图3:

    则OE=﹣x,OD=y,
    ∵∠ACE+∠BCE=90°,∠DCB+∠BCE=90°,
    ∴∠ACE=∠DCB,
    又∵∠AEC=∠BDC=90°,
    ∴△ACE∽△BCD,
    ∴,即,
    ∴y=﹣x,
    OC2=x2+y2=x2+(﹣x)2=4x2,
    ∴取AB中点E,连接CE,OE,则CE与OE之和大于或等于CO,当且仅当C,E,O三点共线时取等号,此时CO=CE+OE=6+6=12,
    故答案为:12.
    第二问方法二:因∠ACB与∠AOB和为180度,所以∠CAO与∠CBO和为180度,故A,O,B,C四点共圆,且AB为圆的直径,故弦CO的最大值为12.
    11.如图,一个梯子AB斜靠在一面墙上,梯子底端为A,梯子的顶端B距地面的垂直距离为BC的长.
    (1)若梯子的长度是10m,梯子的顶端B距地面的垂直距离为8m.如果梯子的顶端下滑1m,那么梯子的底端A向外滑动多少米?
    (2)设AB=c,BC=a,AC=b,且a>b,请思考,梯子在滑动的过程中,是否一定存在顶端下滑的距离与底端向外滑动的距离相等的情况?若存在,请求出这个距离;若不存在,说明理由.

    解:(1)由题意知:AB=10m,BC=8m,
    由勾股定理得:AC=(m),
    当梯子的顶端下滑1m时,如图,

    ∴CB'=7m,
    由勾股定理得A'C=(m),
    ∴AA'=A'C﹣AC=(﹣6)m,
    ∴梯子的底端A向外滑动(﹣6)m;
    (2)存在顶端下滑的距离与底端向外滑动的距离相等的情况,设梯子底端向外滑动x米,
    则(a﹣x)2+(b+x)2=c2,
    解得x1=a﹣b,x2=0(舍),
    ∴x=a﹣b,
    即梯子底端向外滑动(a﹣b)米.
    12.如图,将一块等腰直角三角板ABC放置在平面直角坐标系中,∠ACB=90°,AC=BC,点A在y轴的正半轴上,点C在x轴的负半轴上,点B在第二象限.
    (1)若AC所在直线的函数表达式是y=2x+4.
    ①求AC的长;
    ②求点B的坐标;
    (2)若(1)中AC的长保持不变,点A在y轴的正半轴滑动,点C随之在x轴的负半轴上滑动.在滑动过程中,点B与原点O的最大距离是 5+ .

    解:(1)①当x=0时,y=2x+4=4,
    ∴A(0,4);
    当y=2x+4=0时,x=﹣2,
    ∴C(﹣2,0).
    ∴OA=4,OC=2,
    ∴AC==2.


    ②过点B作BD⊥x轴于点D,如图1所示.
    ∵∠ACO+∠ACB+∠BCD=180°,∠ACO+∠CAO=90°,∠ACB=90°,
    ∴∠CAO=∠BCD.
    在△AOC和△CDB中,,
    ∴△AOC≌△CDB(AAS),
    ∴CD=AO=4,DB=OC=2,
    OD=OC+CD=6,
    ∴点B的坐标为(﹣6,2).
    (2)如图2所示.
    取AC的中点E,连接BE,OE,OB,
    ∵∠AOC=90°,AC=2,
    ∴OE=CE=AC=,
    ∵BC⊥AC,BC=2,
    ∴BE==5,
    若点O,E,B不在一条直线上,则OB<OE+BE=5+.
    若点O,E,B在一条直线上,则OB=OE+BE=5+,
    ∴当O,E,B三点在一条直线上时,OB取得最大值,最大值为5+,
    故答案为:5+.



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