最值问题练习题(含解析)----2025年九年级中考数学最值问题

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最值问题练习题(含解析)----2025年九年级中考数学最值问题

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最值问题练习题-2025年九年级中考数学最值问题
1.已知三角形的边上任意一点经过一次平移后的对应点为.
(1)将三角形作同样的平移得到三角形,在图中画出三角形,并直接写出的坐标;
(2)三角形的面积为___________;
(3)连接,为上的动点,直接写出长的最小值.
2.某校举办数学学科节需购买A,B两种纪念品,若购买A种纪念品2件和B种纪念品3件,共需65元;若购买A种纪念品3件和B种纪念品2件,共需60元.
(1)求A、B两种纪念品的单价各是多少元?
(2)学科节组委会计划购买A、B两种纪念品共100件,且A种纪念品的数量不超过B种纪念品数量的2倍,设购买A种纪念品m件,购买这些纪念品的总费用为W元,请写出W(元)与m(件)之间的函数关系式.并计算费用W的最小值.
3.数和形是数学研究的两个主要对象,我们经常运用数形结合和转化的思想方法来解决一些数学问题.在平面直角坐标系中,有任意两点,,如何求,两点的距离?
如图1,过点,分别向轴,轴作垂线,和,,垂足分别是,,,,直线交于点.在中,由勾股定理得:.其中,,所以,两点间的距离.
根据以上探究,解答下列问题:
(1)在平面直角坐标系中,若,,则,两点间的距离______;
(2)在平面直角坐标系中,若,,且,则的值为______;
(3)如图2,在直角坐标系中,已知点,,点是轴上的一个动点,且,,三点不在同一条直线上.求的周长的最小值.
4.已知△ABC在平面直角坐标系中的位置如图所示,点,,,请按要求完成下列任务.

任务一:将向右平移5个单位,再向下平移3个单位得到,画出,并写出的坐标;
任务二:将绕点B旋转,得到,画出,并写出的坐标;
任务三:在x轴上求作一点P,使的值最小,并求出点P的坐标及的最小值.
5.某运输公司安排大、小两种货车辆恰好一次性将吨的农用物资运往、两村,两种大、小货车的载货能力分别为吨/辆和吨/辆,其运往、两村的运费如下表:
车型 村(元/辆) 村(元/辆)
大货车
小货车
(1)求大、小货车各用了多少辆?
(2)现安排前往村的大、小货车共辆,所运物资不少于吨,其余货车将剩余物资运往村,设大、小两种货车到,两村的总运输成本为元,前往村的大货车为辆.写出与之间的函数解析式,当为何值时,调运总费用取得最小值,最少费用是多少?
6.如图,直线,点A,D在直线b上,射线AB交直线a于点B,于点C,交射线AB于点E,,,P为射线AB上一动点,P从A点出发沿射线AB方向运动,速度为1cm/s,设点P运动时间为t,M为直线a上一定点,连接PC,PD.
(1)当时,有最小值,求m的值;
(2)当(m为(1)中的取值)时,探究、与的关系,并说明理由;
(3)当(m为(1)中的取值)时,直接写出、与的关系.
7.先阅读理解下面的例题,再按要求解答下列问题:
例题 :求代数式的最小值.
解:

的最小值是.
(1)若则= ;
(2)若代数式的最小值是3,求k的值;
(3)已知a、b、c是的三边长,且满足下列关系式:,求c的取值的范围;
(4)已知满足,试比较代数式与的大小.
8.如图,在平面直角坐标系xOy中,点A(a,b),B(m,n)分别是第三象限与第二象限内的点,将A,B两点先向右平移h个单位,再向下平移1个单位得到C,D两点(点A对应点C).
(1)若|a+3|+=0,h=2,求C点的坐标;
(2)连接AD,过点B作AD的垂线l,E是直线l上一点,连接DE,且DE的最小值为1.
①若b=n﹣1,求证:直线l⊥x轴;
②在①的条件下,若点B,D及点(s,t)都是以关于x,y的二元一次方程px+qy=k(pq≠0)的解(x,y)为坐标的点,试判断s+t与m+n的大小关系,并说明理由.
9.对某一个函数给出如下定义:如果存在实数,对于任意的函数值,都满足,那么称这个函数是有上界函数,在所有满足条件的中,其最小值称为这个函数的上确界.例如,图中的函数是有上界函数,其上确界是.
(1)分别判断函数和是不是有上界函数?如果是有上界函数,求其上确界;
(2)如果函数 的上确界是,且这个函数的最小值不超过,求的取值范围;
(3)如果函数(其中)是以为上确界的有上界函数,当时,求实数的取值范围.
10.已知在平面直角坐标系中,点.
(1)如图,点C在线段上(不与A、B重合)移动,,且,猜想线段之间的数量关系并证明你的结论;
(2)若P为x轴正半轴上异于原点O的一个动点,连接,将线段绕点P顺时针旋转至,直线交y轴于点Q,
①当P点在x轴上移动时,试判断线段的长是否会发生变化,如果不变求出线段的长,如果发生变化请说明理由;
②连接,直接写出线段的最小值.
11.在平面直角坐标系中,点为坐标原点,,,且满足.
(1)求点的坐标.
(2)为轴上一动点,连接,过点在线段上方作,且.
①如图1,若点在轴正半轴上,点在第一象限,连接,过点作的平行线交轴于点,求点的坐标(用含的式子表示).
②如图2,连接,探究当取最小值时,线段与的关系.
12.【研究背景】
小西同学用一张长方形纸片对不同折法下的折痕进行了探究,如图,已知,,点,分别在边,上,且.
【初始探究】
(1)小西将纸片沿直线翻折,点的对应点为,点的对应点恰好落在对角线上.
①求线段的长度;
②若点为线段上一动点,求的最小值.
【拓展提升】
(2)在(1)的条件下,在,上取点,,沿着直线继续翻折,使点与点重合,求折痕长.
13.如图,在Rt△ABC中,,,点D是线段AB上一点,把线段CD绕C点逆时针旋转90°到CE,连接AE、BE,BE交AC于点F,交CD于点G.
(1)如图1,求证:AE=BD;
(2)如图2,若,求证:;
(3)如图3,若,以BD为边构造等边△BDM,连接CM,直接写出CM的最小值.
14.如图,抛物线与轴交于两点,与轴交于点.
(1)求抛物线的解析式;
(2)在抛物线上是否存在一点,使?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由;
(3)点为直线下方抛物线上一点,点为轴上一点,当的面积最大时,求的最小值.
15.如图1.直线l1:y=与x轴、y轴分别交于C、D两点,直线l2与x轴、y轴分别交于A(3,0)、B两点,与直线l1交于点Q(6,a),点P为线段DQ上一动点.
(1)求直线l2的解析式;
(2)已知在y轴上有一动点E,直线l2上有一动点F,连接PE,PF,EF,当△PBD面积为6时,求△PEF周长的最小值;
(3)如图2,在(2)的条件下,将直线l2沿CD方向平移,使其平移后的直线l3恰好经过点P,平移后点B的对应点为B′,点M为y轴上一动点,点N为平面内任意一个动点,是否存在点M和对应的点N,使得以点P,B′,M,N为顶点的四边形是菱形?若存在,直接写出点N的坐标;若不存在,请说明理由.
参考答案
1.(1)见详解,
(2)11
(3)3
【分析】本题主要考查了平移变换、坐标与图形、垂线段最短等知识,根据题意确定三角形的平移方式是解题关键.
(1)根据题意确定该三角形的平移方式,再确定点的位置并顺次连接即可得到三角形,然后确定的坐标即可;
(2)根据割补法求出三角形的面积即可;
(3)由点,的坐标可知轴,故当,即点的横坐标相同时,的长取最小值,即可获得答案.
【详解】(1)解:根据题意可知,三角形的边上任意一点经过一次平移后的对应点为,
则该三角形的平移方式为向右平移4个单位长度,向上平移3个单位长度,
故平移后三角形的位置如下图所示,
此时;
(2)三角形的面积.
故答案为:11;
(3)连接,
∵,,
∴轴,
当,即点的横坐标相同时,的长取最小值,如下图,

此时.
2.(1)A种纪念品的单价是10元,B种纪念品的单价是15元;(2)W=﹣5m+1500;1170元
【分析】(1)设A种纪念品的单价是x元,B种纪念品的单价是y元,根据关系式列出二元一次方程组;
(2)购买A种纪念品m件,购买这些纪念品的总费用为W元,根据题意列出W与m的函数关系式,由A种纪念品的数量不超过B种纪念品数量的2倍,列出不等式可求m的范围,由一次函数的性质可求解.
【详解】解:(1)设A种纪念品的单价是x元,B种纪念品的单价是y元,
根据题意,得:,
解这个方程组,得,
答:A种纪念品的单价是10元,B种纪念品的单价是15元;
(2)设购买A种纪念品m件,购买这些纪念品的总费用为W元.
根据题意,得:W=10m+15(100﹣m)=﹣5m+1500

∴.
∵﹣50,
∴W随m的增大而减小,
∴当m=66时,W取得最小值,此时W=﹣5×66+1500=1170.
答:费用的最小值为1170元.
【点睛】本题考查了一次函数的应用,二元一次方程组及一元一次不等式的应用.读懂题目,找到正确的数量关系是解答本题的关键.
3.(1);
(2)或;
(3).
【分析】此题主要考查了利用轴对称求最值问题,两点之间距离公式,解题的关键是理解题意,掌握材料中的方法.
(1)根据材料中的公式求解即可;
(2)利用两点之间距离公式得到关于的方程,即可求解;
(3)利用轴对称求最短路线方法得出点位置,进而求出的最小值.
【详解】(1)解:,,

,两点间的距离为,
故答案为:;
(2),,且,

解得:或,
故答案为:或;
(3)如图,作关于轴的对称点,连接交轴于点,连接,此时的周长最小,的周长的最小值即为的周长,

,,




的周长的最小值为.
4.任务一:图见解析,;任务二:图见解析,;任务三:
【分析】任务一:根据平移的性质作出图形,再由点的位置写出坐标即可;
任务二:延长到,使,延长到,使,再连接;根据位置写出坐标即可;
任务三:连接交x轴于P,再利用待定系数法求出直线的表达式,根据求一次函数图象与x轴的交点坐标即可得点P坐标,利用勾股定理求出线段的长,根据两点间线段最短即可得出答案.
【详解】解:任务一、二:如图所示,和即为所作;,.
任务三:如图,连接,交x轴于点P,此时的值最小.

设直线的表达式为,
则,解得,
当时,

由勾股定理可得的最小值为.
【点睛】本题考查平移作图,中心对称作图,点的坐标,线段最短,勾股定理,熟练掌握平移与中心对称作图,线段最短和勾股定理是解题的关键.
5.(1)大货车用8辆,小货车用7辆;
(2)当时,调运总费用取得最小值,最少运费为元.
【分析】(1)设大货车用辆,小货车用辆,根据大、小两种货车共辆,运输吨物资,列方程组求解即可;
(2)设前往村的大货车为辆,则前往村的大货车为辆,前往村的小货车为辆,前往村的小货车为[]辆,根据表格所给运费,求出与的函数关系式;由函数关系式求使总运费最少的货车的最少费用.
【详解】(1)解∶设大货车用辆,小货车用辆,根据题意得∶

解得,
答:大货车用辆,小货车用辆;
(2)解;前往村的大货车为辆,则前往村的大货车为辆,前往村的小货车为辆,前往村的小货车为[]辆,
根据题意得∶,
∴与的函数解析式为,,且为整数;
∵现安排前往村的大、小货车共辆,所运物资不少于吨,
∴,
解得∶,
又∵,
∴且为整数,
∵,>,
∴随的增大而增大,
∴当时,最小,最小值为,
∴当时,调运总费用取得最小值,最少运费为元.
【点睛】本题考查了一次函数的应用,二元一次方程组的应用.关键是根据题意,得出安排各地的大、小货车数与前往村的大货车数的关系.
6.(1)10;(2),见解析;(3)或
【分析】(1)根据P、C、D三点共线时,即点P与点E重合时PC+PD的值最小,解答即可;
(2)当t<m时,过P在AE上,过点P作PH∥a∥b,根据平行线的性质可得结论;
(3)分两种情况讨论,当点P在线段BE上时,当点P在线段AB的延长线上时,然后仿照第(2)问的证明方法,作出辅助线,根据平行线的性质可得结论.
【详解】解:(1)当点P与E不重合时,在中,,
当点P与E重合时,此时最小,
∴.
∵,,
∴.
∴.
故时,值最小;
(2),理由如下:
如图,当即时,点P在AE上,过点P作,
∵,
∴.
∴,,
∴.
∵,
∴;
(3)当m<t≤15即10<t≤15时,点P在线段BE上,过点P作PHa,如图:
又∵ab,
∴PHab,
∴∠PCM+∠CPH=180°,∠PDA+∠DPH=180°,
∴∠PCM+∠CPH+∠PDA+∠DPH=360°,
又∵∠CPD=∠CPH+∠DPH,
∴∠PCM+∠CPD+∠PDA=360°,
即当10<t≤15时,∠PCM+∠CPD+∠PDA=360°;
当t>15时,点P在线段AB的延长线上,过点P作PGa,如图:
又∵ab,
∴PGab,
∴∠PCM+∠CPG=180°,∠PDA+∠DPG=180°,
∴∠CPG=180°-∠PCM, ∠DPG=180°-∠PDA,
又∵∠CPD=∠DPG-∠CPG,
∴∠CPD=(180°-∠PDA)-(180°-∠PCM)
=180°-∠PDA-180°+∠PCM
=∠PCM-∠PDA,
∴∠PCM=∠CPD+∠PDA.
综上所述,当t>10时,∠PCM+∠CPD+∠PDA=360°或∠PCM=∠CPD+∠PDA.
【点睛】本题主要考查平行线的性质及平行公理的推论,熟练掌握平行线的性质及正确作出辅助线是解题的关键.
7.(1)3
(2)
(3)
(4)
【分析】(1)直接用完全平方公式将代数式变形,求出的值,即可求解;
(2)先用完全平方公式将代数式变形,再根据题意列式计算即可求解;
(3)先根据完全平方公式化成两个平方式的和,利用平方式的非负性求出的值,然后再根据三角形的边的关系求出边的取值的范围即可;
(4)先通过方程组得,再利用作差法,将式子转化为关于z的二次三项式,通过完全平方公式变形,确定此二次三项式的符号即可比较大小.
【详解】(1)解:,


故答案为:3;
(2)解:的最小值为3,


(3)解:,



a、b、c是的三边长,


故的取值的范围是:;
(4)解:,



即.
【点睛】此题考查了完全平方公式的应用,熟练掌握并运用完全平方公式求代数式的最值、判断式子的符号比较两个代数式的大小等是解答此题的关键.
8.(1);(2)①见解析;②
【分析】(1)根据非负数的性质,确定的值,即可确定的坐标,进而根据平移的方式求得点的坐标;
(2)①根据题意可得的坐标,进而可得轴,根据,即可得证;
②根据题意将点的坐标代入二元一次方程,利用加减消元法可得,进而可得与的关系.
【详解】(1)|a+3|+=0,,
解得
h=2
先向右平移个单位,再向下平移1个单位
,即
C点的坐标为
(2)①A(a,b),B(m,n)
将A,B两点先向右平移h个单位,再向下平移1个单位得到C,D两点
的纵坐标相等,即到轴的距离相等

x轴
②依题意,在①的条件下由轴
DE的最小值为1
点向右平移1个单位,再向下平移1个单位到点
点B,D及点(s,t)是px+qy=k(pq≠0)的解
②-①得:
即代入①得

【点睛】本题考查了平面直角坐标系点的坐标,点的平移,点到坐标轴的距离,二元一次方程的解的定义,加减消元法,理解题意掌握平面直角坐标系中点的坐标的意义是解题的关键.
9.(1) 不是有上界函数;是有上界函数,函数的上确界为;
(2)
(3)
【分析】()根据有上界函数函数的定义和上确界定义分析即可;
()根据函数的上确界和函数增减性得到,函数的最小值为,根据,函数的最小值不超过,列不等式求解集即可;
(3)当时,,此时二次函数的对称轴为直线,且函数开口向下,可得当时,最大值为1;当时,函数的最大值即为;当时,最大值为;当时,,此时二次函数的对称轴为直线,且函数开口向下,当,即时,最大值为;当,即时,函数的最大值即为;当,最大值为;据此可得当时,函数(其中)的最大值为1,此时不满足函数是以为上确界的有上界函数;当时,函数的最大值为,函数的最大值为,当时,函数的最大值为,函数的最大值为,当时,函数的最大值为,函数的最大为,三种情况结合函数是以为上确界的有上界函数,且建立不等式组求解即可.
【详解】(1)解:∵反比例函数解析式为,,
∴反比例函数的图象经过第二象限,当时,的值随着的增大而增大,
∴函数值没有上确界,
∴ 不是有上界函数;
∵一次函数解析式为,,
∴的值随着的增大而增大,
∴时,函数值小于,
∴函数是有上界函数,函数的上确界为;
(2)解:∵在中,,
∴随的增大而减小,
∵,
∴函数的最大值为,最小值为,
∵函数 的上确界是,
∴,
∵这个函数的最小值不超过,
∴,
∴,
∴,
又∵,
∴,
综上所述,;
(3)解:当时,,
∴此时二次函数的对称轴为直线,且函数开口向下,
当时,则当时,函数有最大值,最大值为1;
当时,函数的最大值即为;
当时,则当时,函数有最大值,最大值为;
当时,,
∴此时二次函数的对称轴为直线,且函数开口向下,
当,即时,则当时,函数有最大值,最大值为;
当,即时,函数的最大值即为;
当,即时,则当时,函数有最大值,最大值为;
∴当时,函数(其中)的最大值为1,此时不满足函数是以为上确界的有上界函数;
当时,函数的最大值为,函数的最大值也为,
∴,
∴或(舍去),
∴此时;
当时,函数的最大值为,函数的最大值为,
∵,
∴当时,此时,
∴,
解得,
∴;
当时,函数的最大值为,函数的最大为,
∵,
∴,
∴,

综上所述,.
【点睛】本题主要考查了二次函数的最值问题,二次函数的性质,求不等式组的解集,一次函数和反比例函数的增减性等等,正确理解题意并利用分类讨论的思想求解是解题的关键.
10.(1),证明见解析
(2)①为定值,理由见解析;②
【分析】(1)根据是等腰直角三角形,将绕点逆时针旋转得到,如图,根据旋转的性质、已知条件和等腰三角形的性质可利用证明,再根据全等三角形的性质和线段的和差关系即可推出结论;
(2)①是定值,作于,在上截取,连接,如图,证,根据余角的性质可得,进而可根据推出,可得,从而可得,然后根据等腰直角三角形的性质和判定即可得到结论;②由①知点为定点,且,当时,线段有最小值,根据三角形面积公式即可求解.
【详解】(1)线段、、之间的数量关系为;
证明:,

将绕点逆时针旋转得到,如图,
则,,,,

,即、、三点共线,
,,



在与中,




即;
(2)是定值,且;
作于,在上截取,连接,如图,则,

,,

在与中,



,即,



,即是定值;
②由①知点为定点,且,,

如图,当时,线段有最小值,

,即的最小值为.
【点睛】本题考查了图形与坐标、旋转的性质、等腰直角三角形的判定和性质、全等三角形的判定和性质等知识,正确作出辅助线、熟练掌握上述知识是解题的关键.
11.(1)
(2)① ②且
【分析】(1)直接根据绝对值的非负性求出的值即可;
(2)①先根据平行线的性质求出,再根据全等三角形的判定和性质求出,最后根据点在轴正半轴上作答即可;
②过点作 轴于,先根据全等三角形的判定和性质等量代换得到,求出,再根据等腰三角形的性质计算角的加减即可.
【详解】(1)∵满足,
∴;
(2)①∵

∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
而,
∴,
∴在和中,,
∴,
∴;
∵且点在轴正半轴上,

②如图3,过点作轴于,
∵,
∴,
∵,
∴,
∵,,
∴,
∴,,
又∵,
∴,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴点在过点且与轴正半轴成夹角的直线上运动,
如图4,设直线与轴交于点,当时,最小.
∵,
∴是等腰直角三角形,
∴是等腰直角三角形,且,
又∵,
∴、均是等腰直角三角形,
∴,
∴且;
【点睛】此题考查的是坐标与图形,绝对值的非负性,平行线的性质,全等三角形的判定和性质,等腰三角形的性质,解题的关键是熟练掌握角的有关计算.
12.(1)①;②;(2)
【分析】(1)①过点作于点,可得四边形是矩形,根据翻折的性质有,得出,根据得出,进而在中,勾股定理求得,即可求解.
②如图所示,过点作,过点作于点,过点作交于点,交于点,设交于点,则,根据,进而在中,求得,进而求得的长,即可求解;
(2)连接,根据折叠的性质得出垂直平分,在中,求得,进而得出是等腰直角三角形,即可求解.
【详解】解:(1)①过点作于点,如图,
在长方形中,,,,


四边形是矩形,
,,
根据翻折的性质有,
,,
,即
在中,
②如图所示,过点作,过点作于点,过点作交于点,交于点,设交于点,则
∵,
∴,
∴,
∴,设,则
∴,
∴,

即的最小值为,
∵,,

∴,
∵,
在中,
∴,

∴的最小值为
(2)如图所示,连接
由(1)可得,
根据翻折的性质有:,,,,,
∵在,上取点,,沿着直线继续翻折,使点与点重合,
∴垂直平分,
∴,
在中,

设,则

解得:,
∴,则

又∵

∴是等腰直角三角形,

【点睛】本题考查了折叠的性质,勾股定理,解直角三角形,等腰直角三角形的性质,垂线段最短,熟练掌握折叠的性质,正确的添加辅助线是解题的关键.
13.(1)见解析
(2)见解析
(3)-
【分析】(1)由旋转可得,CE=CD,∠DCE=90°,即可由余角的性质求得∠ACE=∠BCD,则可由SAS证△ACE≌△BCD,即可得出结论;
(2)先证△CGH≌△BGD(SAS),得CH=BD,∠GCH=∠GBD,从而证得AE=CH,∠ACH=∠EAC=45°,又∠AFE=∠CFH,所以△AFE≌△CFH(AAS),EF=FH,即可证得结论;
(3)当CM⊥BM时,此时CM是最小,在∠BCM内,作∠MCN=60°,CN交BM于N,则∠MNC=30°,设CM= x,则CN=2x,MN=x,再证BN=CN=2x,则BM=(+2)x,再在Rt△CMB中,由勾股定理,求出CM长即可.
【详解】(1)解:由旋转可得,CE=CD,∠DCE=90°,
∴∠ACE+∠ACD=90°,
∵∠ACD+∠BCD=∠ACB=90°,
∴∠ACE=∠BCD,
在△ACE和△BCD中,

∴△ACE≌△BCD(SAS),
∴AE=BD.
(2)解:如图,在GF上截取GH=GD,连接CH,
∵GH=GD,∠CGH=∠BGD,CG=BG,
∴△CGH≌△BGD(SAS),
∴CH=BD,∠GCH=∠GBD,
∵CG=BG,
∴∠GCB=∠GBC,
∴∠BCH=∠GCB+∠GCH=∠GBC+∠GBD=∠CBA,
∵AC=BC,∠ACB=90°,
∴∠BCH=∠CBA=45°,
∴∠ACH=∠BCH=45°,
由(1)知:△ACE≌△BCD,
∴AE=BD.∠EAC=∠CBA=45°
∴AE=CH,∠ACH=∠EAC=45°,
又∠AFE=∠CFH,
∴△AFE≌△CFH(AAS),
∴EF=FH,
∴FG=FH+GH=EF+GD.
(3)解:当CM⊥BM时,此时CM是最小,如图,在∠BCM内,作∠MCN=60°,CN交BM于N,
∵CM⊥BM,∠MCN=60°,
∴∠MNC=30°,
设CM= x,则CN=2x,MN=x,
∵△BDM是等边三角形,
∴∠MBD=60°,
∵∠ABC=45°,
∴∠MBC=15°,
∵∠CMB=90°,
∴∠BCM=75°,
∴∠BCN=∠BCM-∠MCN=75°-60°=15°,
∴∠MBC=∠BCN,
∴BN=CN=2x,
∴BM=(+2)x,
∵AC=4,
在Rt△CMB中,由勾股定理,得CM2+BM2=AC2,
∴x2+[(+2)x]2=42,
解得:x1=-,x2=-(不符合题意,舍去),
∴CM=-,
∴CM最小值为-.
【点睛】本题考查全等三角形的判定与性质,旋转的性质,直角三角形的性质,等边三角形的性质,勾股定理,本题属三角形综合题目,难度适中,属中考试常考试题目.
14.(1);(2)存在,,,,;(3)
【分析】(1)直接运用待定系数法求解即可;
(2)利用平行线的性质,通过等面积变形的方法求解即可;
(3)首先利用函数法求出的面积最大时的M点的坐标,然后构造∠OCH=30°,再作NK⊥CH于K点,当M,N,K三点共线时,即MK⊥CH时,取得最小值,从而利用含30°角的直角三角形的性质求解即可.
【详解】(1)将两点代入得:
,解得:,
∴抛物线的解析式为:;
(2)存在,理由如下:
由(1)得:,
设直线BC的解析式为:,
将,代入得:
,解得:,
∴直线BC的解析式为:,
①如图,过A点作BC的平行线,交抛物线于P1点,
此时,根据平行线间距离处处相等,可得,
∵直线AP1与直线BC平行,
∴设直线AP1的解析式为:,
将代入得:,
∴直线AP1的解析式为:,
此时,联立,
得:,
解得:,,
代入分别求得:,,
∴,;
②由①可知,将直线BC向下平移至AP1时,即向下平移2个单位,满足条件,
同理,将直线BC向上平移2个单位,与抛物线的交点也满足条件,如图所示,
此时,直线P1P2的解析式为:,
联立,
得:,
解得:,,
代入直线分别求得:,,
∴,;
综上,存在这样的P点,分别为,,,;
(3)如图所示,作MQ∥y轴,交直线BC于Q点,
设,则,
∴,
∵,
∴,
根据二次函数的性质,,抛物线开口向下,
∴当时,取得最大值,此时,,
此时,作直线CH,交x轴于H点,使得∠OCH=30°,再作NK⊥CH于K点,
则在Rt△CNK中,∠NCK=30°,
∴NK=CN,
即:求得最小值,等价于求的最小值,
显然,当M,N,K三点共线时,即MK⊥CH时,取得最小值,如图所示,
此时,延长MQ交CH于点R,则∠MRK=30°,
∵,∠OCH=30°,
∴OH=,即:,
设直线CH的解析式为:,
将,代入得:
,解得:,
∴直线CH的解析式为:,
∵直线MR∥y轴,
∴M,R的横坐标相同,
∴将代入,得:,
即:,
∴,
在Rt△MRK中,∠MRK=30°,
∴,
∴的最小值为.
【点睛】本题考查二次函数的综合问题,熟练运用平行线的性质进行等面积变形,并且结合含有特殊角的直角三角形进行辅助线构造是解题关键.
15.(1);
(2);
(3)存在, 或或或
【分析】(1)设直线的解析式为:,将点Q的坐标代入直线:y=并解得a的值,再将Q点坐标代入即可求解;
(2)根据面积为可以计算得出P点的坐标,此时作P关于y轴的对称点,关于直线的对称点,连接交y轴、直线于E、F两点,周长取得最小值,求得线段的长度即可;
(3)先根据平移后经过点P得出直线的解析式为:,计算出的长度,再根据菱形的性质得出M点的坐标,最后根据菱形四条边相等列方程即可得出N点的坐标(注意考虑到所有可能的情况).
【详解】(1)解:设直线的解析式为:,
将点的坐标代入直线:得:
∴,
将代入直线得,
解得:
故直线的解析式为:;
(2)解:由题意可得:,
∵面积为,
∴,
∴,
则,
此时作P关于y轴的对称点,关于直线l2的对称点,如下图所示,
可得,
设 而 由
解得: (不合题意的根舍去)
∴,
连接交y轴、直线l2于E、F两点,周长取得最小值,
,
即为线段的长度,
故周长的最小值为;
(3)解:存在,理由如下;
将直线沿方向平移,使其平移后的直线经过点P,平移后点B的对应点为点,∴Q移动到P的同时B移动到,
∵B,,,
∴,

①当和为邻边时,如图,
在中,,
∴,
∴点M的坐标为,
将向右平移3个单位再向上平移个单位得到点M,将点P作相同的移动得到点N,
∴点N的坐标为,
同理可得,,
②当和为邻边时,如图,
设,


解得,或,
当时,
将P向左平移3个单位再向下平移个单位得到点M,作相同的平移得到点N,
∴,
同理可得,,
综上可知,存在点M和对应的点N,使得以点P,B′,M,N为顶点的四边形是菱形,点N的坐标为或或或
【点睛】本题考查一次函数的图象及性质、几何最值问题以及菱形的性质,熟练掌握一次函数的图象及性质,利用轴对称构造等腰三角形,将所求线段和的最小进行转化,灵活运用菱形的性质解题是关键.

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