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中考数学解题大招复习讲义(全国通用)模型23隐圆系列之点圆最值模型(原卷版+解析)
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这是一份中考数学解题大招复习讲义(全国通用)模型23隐圆系列之点圆最值模型(原卷版+解析),共32页。
平面内一定的D和O上动点M的连线中,当连线过圆心O时,线段DM有最大值和最小值。分以下情况讨论:(设OD=d,O的半径为r)
点D在O外时,d>r,如图:
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①当D、M、O三点共线时,线段DM出现最值,DM的最大值为d+r,DM的最小值为d-r;
②当点D在O上时,d=r,如图:
当D、O、M三点共线时,线段DM有最值;DM最大值为d+r,DM最小值为d-r=0(即点D与点M重合)
③当点D在O内时,d<r,如图
当点D、O、M三点共线时,DM有最值;DM最大值为d+r,DM最小值为|d-r|=r-d;
点圆最值:平面内一定点到圆上一点的距离的最值问题.
方法:求出该定点到圆心的距离d,则最大值为d+r,最小值为|d-r|
例题精讲
【例1】.如图,在长方形纸片ABCD中,AB=4,AD=6.点E是AB的中点,点F是AD边上的一个动点.将△AEF沿EF所在直线翻折,得到△GEF.则GC长的最小值是( )
A.B.C.2D.2
变式训练
【变式1-1】.如图,在平行四边形ABCD中,AB=6,AD=2,∠A=45°,M是AD边的中点,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 .
【变式1-2】.如图,矩形ABCD中,AB=6,BC=9,以D为圆心,3为半径作⊙D,E为⊙D上一动点,连接AE,以AE为直角边作Rt△AEF,使∠EAF=90°,tan∠AEF=,则点F与点C的最小距离为 .
【例2】.如图,△ABC中,AB=AC,BC=24,AD⊥BC于点D,AD=5,P是半径为3的⊙A上一动点,连结PC,若E是PC的中点,连结DE,则DE长的最大值为_______
变式训练
【变式2-1】.如图,在正方形ABCD中,AB=2,F是BD边上的一个动点,连接AF,过点B作BE⊥AF于E,在点F变化的过程中,线段DE的最小值是 .
【变式2-2】.如图,AB是⊙O的直径,点C在半圆的中点,且BC=4cm,点D是上的一个动点,连接BD,过C点作CH⊥BD于H,连接AH,在点D的运动过程中,AH长度的最小值是 .
1.如图,四边形ABCD为矩形,AB=3,BC=4,点P是线段BC上一动点,点M为线段AP上一点,∠ADM=∠BAP,则BM的最小值为( )
A.B.C.﹣D.﹣2
2.如图,△ABC为等边三角形,AB=3.若P为△ABC内一动点,且满足∠PAB=∠ACP,则线段PB长度的最小值为( )
A.1.5B.C.D.2
3.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=2,点D为线段AB的中点,将线段BC绕点B顺时针旋转90°,得到线段BE,连接DE,则DE最大值是 .
4.如图,在边长为2的正方形ABCD中,E,F分别是边DC,CB上的动点,且始终满足DE=CF,AE,DF交于点P,则∠APD的度数为 ;连接CP,线段CP的最小值为 .
5.如图,在△ABC中,∠BAC=90°,AC=8,BC=10,AD是BC边上的高,E、F分别为边DC,DA上的动点,且DE:DF=4:3,射线AE与BF相交于点M,若连接CM,则线段CM的最小值为 .
6.如图,直角梯形ABCD中,AB∥DC,∠B=90°,AB=1,BC=2,CD=3,以B为圆心,半径为1的弧交BC于M,E是线段CD上一动点,EG⊥AD,垂足为G,F是弧AM上一动点,则EG+EF的最小值为 .
7.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=4,点O是AB的中点,以BC为直角边向外作等腰Rt△BCD,连接OD,当OD取最大值时,则∠ODB的度数是 .
8.如图,正方形ABCD的边长为2,点E为正方形外一个动点,∠AED=45°,P为AB中点,线段PE的最大值是 .
9.如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=6.
(1)如图①,点E是AB的中点,点F是BC边上一点,将△BEF沿EF折叠,点B的对应点为点P,求CP的最小值;
(2)如图②,若点P是矩形ABCD内部一点,且∠BPC=90°,求PD取得最小值时,BP的长;
(3)如图③,若点P是矩形ABCD内部一点,且∠PAD+∠PBC=60°,求AP+BP的最大值.
10.如图,已知四边形ABCD为正方形,△AEF为等腰直角三角形,∠AEF=90°,连接FC,G为FC的中点,连接GD,ED.
(1)如图①,当点E在AB边上时,请直接写出DE,DG的数量关系;
(2)如图②,将图①中的△AEF绕点A逆时针旋转,其他条件不变.
①探究(1)中的结论是否成立?若成立,请证明;若不成立,请说明理由;
②若AD=4,AE=1,求DG的最大值和最小值.
11.(1)如图1,A、B是⨀O上的两个点,点P在⨀O上,且△APB是直角三角形,⨀O的半径为1
①请在图1中画出点P的位置;
②当AB=1时,∠APB= °;
(2)如图2,⨀O的半径为5,A、B为⨀O外固定两点(O、A、B三点不在同一直线上),且OA=9,P为⊙O上的一个动点(点P不在直线AB上),以PA和AB为作平行四边形PABC,求BC的最小值并确定此时点P的位置;
(3)如图3,A、B是⊙O上的两个点,过A点作射线AM⊥AB,AM交⨀O于点C,若AB=3,AC=4,点D是平面内的一个动点,且CD=2,E为BD的中点,在D的运动过程中,求线段AE长度的最大值与最小值.
12.【问题提出】
(1)如图①,四边形ABCD为正方形,以BC边为直径在BC上方作半圆O,P是上一点,若AB=6,则DP的最小值为 ;
【问题探究】
(2)如图②,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,BC=4,AC=3,CD是中线,将△ACD沿CD折叠,得到△ECD,点A的对应点为E,连接AE,求AE的长;
【问题解决】
(3)如图③是一块矩形ABCD的场地,AB=300m,AD=600m,D为场地的出人口,点E在AD边上,且AE=400m.按照规划,要在矩形内修建一个小型观光台P,且满足∠APE=90°,在BC上修建休息亭M,并要在观光台P、休息台M以及出入口D之间规划道路PM,DM,为了节约成本,要使得线段PM,DM之和最短,试求PM+DM的最小值,并说明理由.(道路的宽度忽略不计)
模型介绍
平面内一定的D和O上动点M的连线中,当连线过圆心O时,线段DM有最大值和最小值。分以下情况讨论:(设OD=d,O的半径为r)
点D在O外时,d>r,如图:
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①当D、M、O三点共线时,线段DM出现最值,DM的最大值为d+r,DM的最小值为d-r;
②当点D在O上时,d=r,如图:
当D、O、M三点共线时,线段DM有最值;DM最大值为d+r,DM最小值为d-r=0(即点D与点M重合)
③当点D在O内时,d<r,如图
当点D、O、M三点共线时,DM有最值;DM最大值为d+r,DM最小值为|d-r|=r-d;
点圆最值:平面内一定点到圆上一点的距离的最值问题.
R方法:求出该定点到圆心的距离d,则最大值为d+r,最小值为|d-r|
例题精讲
【例1】.如图,在长方形纸片ABCD中,AB=4,AD=6.点E是AB的中点,点F是AD边上的一个动点.将△AEF沿EF所在直线翻折,得到△GEF.则GC长的最小值是( )
A.B.C.2D.2
解:以点E为圆心,AE长度为半径作圆,连接CE,当点G在线段CE上时,GC的长取最小值,如图所示
根据折叠可知:GE=AE=AB=2.
在Rt△BCE中,BE=AB=2,BC=6,∠B=90°,
∴CE==2,
∴GC的最小值=CE﹣GE=2﹣2.
故选:A.
变式训练
【变式1-1】.如图,在平行四边形ABCD中,AB=6,AD=2,∠A=45°,M是AD边的中点,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 .
解:如图,连接MC;过点M作ME⊥CD,交CD的延长线于点E.
∵四边形ABCD为平行四边形,
∴AD∥BC,AD=BC=2,CD=AB=6,
∵点M为AD的中点,∠A=45°,
∴DM=MA=,∠MDE=∠A=45°,
∴ME=DE=DM=1,
∴CE=CD+DE=6+1=7,
由勾股定理得:CM2=ME2+CE2,
∴CM==5;
由翻折变换的性质得:MA′=MA=,点A′在以M为圆心,为半径的圆上
显然,当折线MA′C与线段MC重合时,线段A′C的长度最短,
此时A′C=MC﹣MA′=5﹣=4,
故答案为4.
【变式1-2】.如图,矩形ABCD中,AB=6,BC=9,以D为圆心,3为半径作⊙D,E为⊙D上一动点,连接AE,以AE为直角边作Rt△AEF,使∠EAF=90°,tan∠AEF=,则点F与点C的最小距离为 .
解:如图取AB的中点G,连接FG.FC.GC.
∵∠EAF=90°,tan∠AEF=,
∴=,
∵AB=6,AG=GB,
∴AG=GB=3,
∵AD=9,
∴==,
∴=,
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠BAD=∠B=∠EAF=90°,
∴∠FAG=∠EAD,
∴△FAG∽△EAD,
∴FG:DE=AF:AE=1:3,
∵DE=3,
∴FG=1,
∴点F的运动轨迹是以G为圆心1为半径的圆,
∵GC==3,
∴FC≥GC﹣FG,
∴FC≥3﹣1,
∴CF的最小值为3﹣1.
故答案为3﹣1.
【例2】.如图,△ABC中,AB=AC,BC=24,AD⊥BC于点D,AD=5,P是半径为3的⊙A上一动点,连结PC,若E是PC的中点,连结DE,则DE长的最大值为_______
解:如图,连接PB,
∵AB=AC,AD⊥BC,
∴CD=DB=BC=12,
∵点E为AC的中点,
∴DE是△PBC的中位线,
∴DE=PB,
∴当PB取最大值时,DE的长最
∵P是半径为3的⊙A上一动点,
∴当PB过圆心A时,PB最大,
∵BD=12,AD=5,
∴AB=,
∵⊙A的半径为3,
∴PB的最大值为13+3=16,
∴DE长的最大值为8,
故选:A.
变式训练
【变式2-1】.如图,在正方形ABCD中,AB=2,F是BD边上的一个动点,连接AF,过点B作BE⊥AF于E,在点F变化的过程中,线段DE的最小值是 .
解:如图,∵BE⊥AF于E,
∴E在以AB为直径圆心为O的圆上,
∴当O、E、D三点共线的时候线段DE最小,
∵AB=2,四边形ABCD为正方形,
∴AO=1=OE,AD=2,
∴OD==,
∴段DE最小值为OD﹣OF=﹣1.
故答案为:﹣1.
【变式2-2】.如图,AB是⊙O的直径,点C在半圆的中点,且BC=4cm,点D是上的一个动点,连接BD,过C点作CH⊥BD于H,连接AH,在点D的运动过程中,AH长度的最小值是 .
解:连接AC,取BC的中点T,连接AT,TH.
∵AB是直径,
∴∠ACB=90°,
∵点C在半圆的中点,
∴=,
∴AC=CB=4,
∵CT=TB=2,
∴AT===2,
∵CH⊥BD,
∴∠CHB=90°,
∴点H在以BC为直径的圆上运动,
∵CT=TB,
∴HT=BC=2,
∵AH≥AT﹣HT=2﹣2,
∴AH的最小值为2﹣2,
故答案为:2﹣2.
1.如图,四边形ABCD为矩形,AB=3,BC=4,点P是线段BC上一动点,点M为线段AP上一点,∠ADM=∠BAP,则BM的最小值为( )
A.B.C.﹣D.﹣2
解:如图,取AD的中点O,连接OB,OM.
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠BAD=90°,AD=BC=4,
∴∠BAP+∠DAM=90°,
∵∠ADM=∠BAP,
∴∠ADM+∠DAM=90°,
∴∠AMD=90°,
∵AO=OD=2,
∴OM=AD=2,
∴点M在以O为圆心,2为半径的⊙O上,
∵OB===,
∴BM≥OB﹣OM=﹣2,
∴BM的最小值为﹣2.
故选:D.
2.如图,△ABC为等边三角形,AB=3.若P为△ABC内一动点,且满足∠PAB=∠ACP,则线段PB长度的最小值为( )
A.1.5B.C.D.2
解:∵△ABC是等边三角形,
∴∠ABC=∠BAC=60°,AC=AB=3,
∵∠PAB=∠ACP,
∴∠PAC+∠ACP=60°,
∴∠APC=120°,
∴点P的运动轨迹是,
设所在圆的圆心为O,当O、P、B共线时,PB长度最小,设OB交AC于D,如图所示:
此时PA=PC,OB⊥AC,
则AD=CD=AC=,∠PAC=∠ACP=30°,∠ABD=∠ABC=30°,
∴PD=,BD=,
∴PB=BD﹣PD=﹣=.
故选:B.
3.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=2,点D为线段AB的中点,将线段BC绕点B顺时针旋转90°,得到线段BE,连接DE,则DE最大值是 .
解:如图,将线段BD绕点B顺时针旋转90°,得到线段BP,连接PE,PD,
则DB=PB,∠DBP=90°,
∵将线段BC绕点B顺时针旋转90°,得到线段BE,
∴BC=BE,∠CBE=90°,
∴∠CBD=∠EBP,
∴△CBD≌△EBP(SAS),
∴PE=DC,
∵在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AB=2,点D为线段AB的中点,
∴DB=CD=AB=1,
∴PE=1,PB=1,
∴DP=,
∵PD+PE≥DE,
∴DE≤+1,
∴DE最大值为+1,
故答案为:+1.
4.如图,在边长为2的正方形ABCD中,E,F分别是边DC,CB上的动点,且始终满足DE=CF,AE,DF交于点P,则∠APD的度数为 90° ;连接CP,线段CP的最小值为 ﹣1 .
解:∵四边形ABCD是正方形,
∴AD=CD,∠ADE=∠DCF=90°,
在△ADE和△DCF中,
,
∴△ADE≌△DCF(SAS),
∴∠DAE=∠CDF,
∵∠CDF+∠ADF=∠ADC=90°,
∴∠ADF+∠DAE=90°,
∴∠APD=90°,
取AD的中点O,连接OP,则OP=AD=×2=1(不变),
根据两点之间线段最短得C、P、O三点共线时线段CP的值最小,
在Rt△COD中,根据勾股定理得,CO===,
所以,CP=CO﹣OP=﹣1.
故答案为:90°,﹣1.
5.如图,在△ABC中,∠BAC=90°,AC=8,BC=10,AD是BC边上的高,E、F分别为边DC,DA上的动点,且DE:DF=4:3,射线AE与BF相交于点M,若连接CM,则线段CM的最小值为 .
解:如图1,连接EF,并延长EF交边AB于点G,
∵在△ABC中,∠BAC=90°,AC=8,BC=10,
∴,
∴AC:AB=4:3,
∴AC:AB=DE:DF=4:3,
∴,
∵∠BAC=∠FDE=90°,
∴△BAC∽△FDE,
∴∠GBE=∠DFE,
∵AD是BC边上的高,
∴AD⊥BC,
∴∠DFE+∠DEF=90°,
∴∠GBE+∠DEF=90°,
∴∠BGE=90°,
∴EG是△ABE的高,
∵AD是△ABE的BE边上的高,
∴BM是△ABE的AE边上的高,
∴BM⊥AM,
∴∠AMB=90°,
∴点M在线段AB为直径的上,
如图2,作以线段AB为直径的,取圆心O,连接OC交于点N,则当点O、M、C三点共线时,线段CM的最小值,如图3,
∵AB=6,点O是圆心,
∴OA=ON=3,
∵∠BAC=90°,AC=8,
∴,
∴线段CM的最小值即,
故答案为:.
6.如图,直角梯形ABCD中,AB∥DC,∠B=90°,AB=1,BC=2,CD=3,以B为圆心,半径为1的弧交BC于M,E是线段CD上一动点,EG⊥AD,垂足为G,F是弧AM上一动点,则EG+EF的最小值为 .
解:作AH⊥CD于点H.则四边形ABCH是矩形.DH=CD﹣AB=3﹣1=2,AH=BC=2.
则AH=DH,△ADH是等腰直角三角形.
则∠ADC=45°.
延长BC到M使CM=BC=2,作MN⊥AD于点N,交CD于点K.则当E到K时,EG+EF取得最小值.
∵∠ADC=90°,MN⊥AD,
∴△DNK是等腰直角三角形,∠NKD=∠CKM=45°,
同理△CMK是等腰直角三角形.
则CK=CM=2,KM=CM=2,
∴DK=CD﹣CK=3﹣2=1,
∴NK=DK=.
则MN=MK+NK=2+=,
则EG+EF的最小值是﹣1=.
故答案是:.
7.如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AB=4,点O是AB的中点,以BC为直角边向外作等腰Rt△BCD,连接OD,当OD取最大值时,则∠ODB的度数是 .
解:如图,将△ODB绕点B逆时针旋转90°,得到△ECB,连接CO,EO,
∵将△ODB绕点B逆时针旋转90°,得到△ECB,
∴OB=BE,OD=CE,∠BCE=∠BDO,∠OBE=90°
∵CE≤OC+OE
∴当点O在CE上时,CE有最大值,即OD取最大值,
∵BE=OB,∠ABE=90°
∴∠BOE=45°
∵点O是AB中点,∠ACB=90°
∴CO=BO
∴∠ECB=∠CBO,
∵∠EOB=∠ECB+∠OBC=45°
∴∠ECB=22.5°=∠BDO
故答案为:22.5°
8.如图,正方形ABCD的边长为2,点E为正方形外一个动点,∠AED=45°,P为AB中点,线段PE的最大值是 .
解:如图,若点E在正方形右侧,连接AC,BD交于点O,连接PO,EO,
∵∠AED=45°,∠ACD=45°,
∴A,C,E,D四点共圆,
∵正方形ABCD的边长为2,
∴OE=OD=BD=,
∵P为AB的中点,O是BD的中点,
∴OP=AD=,
∵PE≤OP+OE=+,
∴当点O在线段PE上时,PE=OP+OE=+,
即线段PE的最大值为+,
如图,点E在正方形ABCD上方,
作斜边为AD的等腰直角△AOD,∠AOD=90°,
则点E在以O为圆心,OA为半径的圆上,
∴当点P,点O,点E共线时,PE的值最大,
过点O作ON⊥AB,交BA延长线于点N,
∵AD=2,AO=DO,∠AOD=90°
∴AO=,∠OAD=45°,
∵ON⊥AB,AD⊥AB
∴∠NAO=∠NOA=45°
∴AN=NO=
∴PO===
∴PE最大值为+>+,
故答案为:+
9.如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=6.
(1)如图①,点E是AB的中点,点F是BC边上一点,将△BEF沿EF折叠,点B的对应点为点P,求CP的最小值;
(2)如图②,若点P是矩形ABCD内部一点,且∠BPC=90°,求PD取得最小值时,BP的长;
(3)如图③,若点P是矩形ABCD内部一点,且∠PAD+∠PBC=60°,求AP+BP的最大值.
解:(1)如图1,
∵点E是AB的中点,
∴BE=AB=2,
由折叠知,
PE=BE=2,
∴点P是在以E为圆心,2为半径的半圆上运动,
当点E,P,C共线时,CP最小,
∵四边形ABCD时矩形,
∴∠ABC=90°,
∴CE===2,
∴CP最小=CP′=CE﹣EP′=2﹣2;
(2)如图2,
∵∠BPC=90°,
∴点P在以BC为直径的半圆O上运动,
当点D,P,O共线时,PD最小,
在Rt△COD中,CD=4,OC=BC=3,
∴OD=5,
∴P′D=OD﹣OP′=5﹣3=2,
作P′Q⊥BC于Q,
∵∠OQP′=∠BCD=90°,∠COD为公共角,
∴△OQP′∽△OCD,
∴,
∴,
∴OQ=,QP′=,
在Rt△BQP′中,QP′=,BQ=OB+OQ=3+=,
∴BP′==,
∴当PD取得最小值时,BP的长为:;
(3)如图3,
∵四边形ABCD是矩形,
∴∠CAB=∠BAD=90°,
∴∠CAB+∠BAD=180°,
∵∠PAD+∠PBC=60°,
∴(∠CAB+∠BAD)﹣(∠PAD+∠PBC)=120°,
∴∠PAB+∠PBA=120°,
在△ABP中,
∠APB=180°﹣120°=60°,
延长BP至E,使PE=PA,
∴∠E=∠PAE,
∵∠E+∠PAE=∠APB=60°,
∴∠E=30°,
在AB的右侧作等边三角形ABO,以O为圆心,AB为半径作圆O,则点E优弧AEC上运动,
当BE为直径时,即点P在点O处时,AP+BP最大,最大为直径BE′=2AB=8.
10.如图,已知四边形ABCD为正方形,△AEF为等腰直角三角形,∠AEF=90°,连接FC,G为FC的中点,连接GD,ED.
(1)如图①,当点E在AB边上时,请直接写出DE,DG的数量关系;
(2)如图②,将图①中的△AEF绕点A逆时针旋转,其他条件不变.
①探究(1)中的结论是否成立?若成立,请证明;若不成立,请说明理由;
②若AD=4,AE=1,求DG的最大值和最小值.
解:(1)DE=DG,理由如下:
如图①,连接EG,延长EG交BC的延长线于M,连接DM.
∵四边形ABCD是正方形,
∴AD=CD,∠B=∠ADC=∠DAE=∠DCB=∠DCM=90°,
∵∠AEF=∠B=90°,
∴EF∥CM,
∴∠CMG=∠FEG,
∵∠CGM=∠EGF,GC=GF,
∴△CMG≌△FEG(AAS),
∴EF=CM,GM=GE,
∵AE=EF,
∴AE=CM,
∴△DCM≌△DAE(SAS),
∴DE=DM,∠ADE=∠CDM,
∴∠EDM=∠ADC=90°,
∴DG⊥EM,DG=GE=GM,
∴△EGD是等腰直角三角形,
∴DE=DG.
(2)①结论成立,理由如下:
如图②,连接EG,延长EG到M,使得GM=GE,连接CM,DM,延长EF交CD于R.
∵EG=GM,FG=GC,∠EGF=∠CGM,
∴△CGM≌△FGE(SAS),
∴CM=EF,∠CMG=∠GEF,
∴CM∥ER,
∴∠DCM=∠ERC,
∵∠AER+∠ADR=180°,
∴∠EAD+∠ERD=180°,
∵∠ERD+∠ERC=180°,
∴∠DCM=∠EAD,
∵AE=EF,
∴AE=CM,
∴△DAE≌△DCM(SAS),
∴DE=DM,∠ADE=∠CDM,
∴∠EDM=∠ADC=90°,
∵EG=GM,
∴DG=EG=GM,
∴△EDG是等腰直角三角形,
∴DE=DG;
②∵AE=1,△AEF绕点A旋转,
∴点E在以点A为圆心,1为半径的圆A上运动,
如图③,当点A、E、D三点共线,且点E在点A的左侧时,DE最大,
此时DE=AD+AE=4+1=5,
由①可知,DE=DG,
∴DG=DE=,
即DG的最大值为;
如图④,当点A、E、D三点共线,且点E在点A的右侧时,DE最小,
此时DE=AD﹣AE=4﹣1=3,
由①可知,DE=DG,
∴DG=DE=,
即DG的最小值为;
综上所述,DG的最大值为,最小值为.
11.(1)如图1,A、B是⨀O上的两个点,点P在⨀O上,且△APB是直角三角形,⨀O的半径为1
①请在图1中画出点P的位置;
②当AB=1时,∠APB= 30 °;
(2)如图2,⨀O的半径为5,A、B为⨀O外固定两点(O、A、B三点不在同一直线上),且OA=9,P为⊙O上的一个动点(点P不在直线AB上),以PA和AB为作平行四边形PABC,求BC的最小值并确定此时点P的位置;
(3)如图3,A、B是⊙O上的两个点,过A点作射线AM⊥AB,AM交⨀O于点C,若AB=3,AC=4,点D是平面内的一个动点,且CD=2,E为BD的中点,在D的运动过程中,求线段AE长度的最大值与最小值.
解:(1)①如图1,△APB、△AP′B是直角三角形;
②在Rt△APB中,AB=AP,
∴∠APB=30°,
故答案为:30;
(2)四边形PABC是平行四边形,
∴BC=AP,
∴BC的最小值即AP的最小值,
∵当P为OA与⊙O的交点时,AP最小,
∴AP的最小值为9﹣5=4,即BC的最小值为4;
(3)连接BC,
∵AM⊥AB,
∴∠CAB=90°,
∴BC是⊙O的直径,
∵点D是平面内的一个动点,且CD=2,
∴点D的运动路径为以C为圆心,以2为半径的圆,
在直角△ABC中,BC===5,
∵O是直角△ABC斜边BC上的中点,
∴AO=BC=,
∵E是BD的中点,O是BC的中点
∴OE=CD=1,
∴AE的最小值是AO﹣OE=,最大值是AO+OE=.
12.【问题提出】
(1)如图①,四边形ABCD为正方形,以BC边为直径在BC上方作半圆O,P是上一点,若AB=6,则DP的最小值为 3﹣3 ;
【问题探究】
(2)如图②,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,BC=4,AC=3,CD是中线,将△ACD沿CD折叠,得到△ECD,点A的对应点为E,连接AE,求AE的长;
【问题解决】
(3)如图③是一块矩形ABCD的场地,AB=300m,AD=600m,D为场地的出人口,点E在AD边上,且AE=400m.按照规划,要在矩形内修建一个小型观光台P,且满足∠APE=90°,在BC上修建休息亭M,并要在观光台P、休息台M以及出入口D之间规划道路PM,DM,为了节约成本,要使得线段PM,DM之和最短,试求PM+DM的最小值,并说明理由.(道路的宽度忽略不计)
解:(1)如图1,
连接OD,交⊙O于点P,则DP最小,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BCD=90°,CD=BC=AB=3,
在Rt△COD中,OC==3,CD=6,
∴OD==3,
∴DP=OD﹣OP=3﹣3,
故答案为:3﹣3;
(2)设CD,AE交于点F,
∵∠ACB=90°,AC=3,BC=4,
∴AB=5,
由折叠得:AE=2AF,CD⊥AE,
∵∠ACB=90°,CD是中线,
∴AD=CD,
∴∠ACD=∠CAD,
∵∠AFC=∠ACB=90°,
∴△ACF∽△BAC,
∴,
∴=,
∴AF=,
∴AE=2AF=;
(3)如图2,
∵∠APE=90°,
∴点P在以AE为直径的⊙O上运动,
作点D关于BC的对称点G,连接OG,交BC于M,交⊙O于P,
则PM+DM最小,最小值为PG的长,
∵四边形ABCD是矩形,
∴CG=CD=AB=300,∠ADC=90°,
在Rt△ODG中,DG=CD+CG=600,OD=AD﹣OA=600﹣200=400,
∴OG===200,
∴PG=OG﹣OP=200﹣200,
∴PM+DM的最小值为:200﹣200.
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