【最值系列】分享几道最近做的最值问题

《怎样解题》一书的作者匈牙利数学家波利亚说过,掌握数学就意味着要善于解题。做题不在多而在精,题要解得精彩;对待解题的思想方法要对头,要通过做题,深刻理解概念,扎实掌握基本知识,学会运筹帷幄,纵横捭阖,使自己的思维水平不断提升,高屋建瓴;只有这样,面对千变万化、形式各异的题目时,才能应对自如,使一道道难题迎刃而解。也就是说,我们在解题时应力求做到一题多解,多解归一,多题归一,用“动”的观点分析问题,尽可能地拓宽思路,训练自己敏锐的思维,做到“八方联系,浑然一体”,最终达到“漫江碧透,鱼翔浅底”的境界。

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本文分享最近两天做的几道最值问题,题目来源于网络,个人觉得不错,故在此做个分享,解法不定最佳,若有更好的解法或其它的思考欢迎交流分享,因本人公众号写作属于单兵作战,加之水平能力所限,难免有些瑕疵,欢迎批评指正.

01
函数配方求最值

如图,在正方形ABCD中,AB=4,以B为圆心,BA的长为半径画弧,点M为弧AC上一点,MN⊥CD于N,连接CM,求CM-MN的最大值.

连接BM,过点B作BG⊥MC,由黄绿两三角形相似,则有x:y=2y:4,进而有y2=2x,所以CM-MN=2y-x=2y-1/2y2=-1/2(y2-4y)=-1/2(y-2)2+2,当y=2时,CM-MN有最大值为2.

圆上的动点自然联想到动点到圆心的距离为定值,故连接BM,当MN变化时MC的长度也在变化,当MN确定时MC的长度随之确定,故MN和MC之间是函数关系,所以建立函数模型,借助函数求出最值.

02
定弦定角隐圆求最值

如图,在△ABC中,∠BAC=90°,AB=BC=2,D是BC的中点,P是AB边上的动点,A、P、D三点的圆交PC于点Q,求AQ长的最小值.

等腰直角三角形,点D是BC的中点,连接AD,则∠BAD=45°,连接DQ,则有∠PQD=45°,则∠DQC=135°,其对边DC为定长,根据定弦对定角模型知,点Q在△DQC外接圆DC所对的劣弧上运动。

当点Q运动至AO上时AQ有最小值为√5-1.

本题的关键是分析出点P在运动过程中∠DQC=135°这个不变量,然后依据“定弦定角”模型确定动点Q的运动轨迹,最后点圆最值即可求得AQ的最小值。解决此类单线段最值问题,依然是分析变化过程中不变的量或关系,确定动点的运动轨迹即可求解.

03
到两定点距离相等的直线型轨迹

在平面直角坐标系中,已知A(2,4),P(1,0),B为y轴上动点,以AB为边构造△ABC,使点C在x轴上,∠BAC=90°,M为BC的中点,求PM的最小值.

直角、中点条件的指向和明确,连接AM、OM,斜中性质有AM=OM,而点A、O为定点,故点M在AO的垂直平分线上,单线段最值确定动点的轨迹是解题的关键.

垂直处理构“三垂直”相似,根据相似三角形对应边成比例,不难求出PG的值,由“垂心段最短”知PG长即为PM的最小值.

本题关键是确定动点M的运动轨迹,发现运动过程中MA=MA不点的数量关系是确定M轨迹的关键,确定点M的轨迹是AO的垂直平分线,接着依托垂直构相似求解.本题亦可设参建立函数模型求解,各位读者可自行尝试解决,上面已有一例,故笔者在此不再赘述.

04
隐性将军饮马问题

如图,在矩形ABCD中,AB=12,BC=6,点E、F分别是AD、CD上的动点,EA=DF,点G是EF的中点,求GA+GC的最小值.

设AE=DF=x,则点E坐标为(0,x),点F坐标为(x,6)

故点G的坐标为(x/2,(3+x/2),故点G在直线y=x+3上运动,

如下图,点G在线段MN上运动,求GA+GC的最小值,对称、连线、勾股计算即可.

求共端点线段和最值属于典型的“将军饮马”模型,本题的难点在于将饮马点所在的“河”隐了,探寻点G运动的轨迹(定河)是破解本题的关键,可从代数和几何两个角度来确定点G的轨迹.

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