《2023年中考数学压轴大题之经典模型培优案(全国通用)》专题10胡不归问题(解析版)
【压轴必刷】2023 年中考数学压轴大题之经典模型培优案
专题 9胡不归(PA+kPB)型最短问题
“PA+k·PB”型的最值问题,当 k=1 时通常为轴对称之最短路径问题,而当 k>0 时,若以常规的轴对称
的方式解决,则无法进行,因此必须转换思路.
1. 当点 P 在直线上
如图,直线 BM,BN 交于点 B,P 为 BM 上的动点,点 A 在射线 BM,BN 同侧,已知 sin∠MBN=k.
过点 A 作 AC⊥BN 于点 C,交 BM 于点 P,此时 PA+k·PB 取最小值,最小值即为 AC 的长.
P
C
B
A
M
N
N
M
A
B
C
P
D
Q
证明 如图,在 BM 上任取一点 Q,连结 AQ,作 QD⊥BN 于点 D.
由 sin∠MBN=k,可得 QD= k·QB.
所以 QA+k·QB=QA+QD≥AC,即得证.
2. 当点 P 在圆上
如图,⊙O 的半径为 r,点 A,B 都在⊙O 外,P 为⊙O 上的动点,已知 r=k·OB.
在 OB 上取一点 C,使得 OC= k·r,连结 AC 交⊙O 于点 P,此时 PA+k·PB 取最小值,最小值即为 AC 的长.
A
B
C
P
O
O
P
C
B
A
Q
证明 如图,在⊙O 上任取一点 Q,连结 AQ,BQ,连结 CQ,OQ.
则 OC= k·OQ,OQ= k·OB.
而∠COQ=∠QOB,所以△COQ∽△QOB,
所以 QC= k·QB.
所以 QA+ k·QB =QA+QC≥AC,即得证.
解题策略
经典例题
【例 1】(2021·全国·九年级专题练习)如图,在平面直角坐标系中,二次函数 y=ax2+bx+c的图象经过
点A(﹣1,0),B(0,
−❑
√
3
),C(2,0),其对称轴与 x轴交于点 D.
(1)求二次函数的表达式及其顶点坐标;
(2)点 M为抛物线的对称轴上的一个动点,若平面内存在点 N,使得以 A,B,M,N为顶点的四边形为
菱形,求点 M的坐标;
(3)若 P为y轴上的一个动点,连接 PD,求
1
2
PB+PD 的最小值.
【答案】(1)y=
❑
√
3
2
(x
−1
2
)2
−9❑
√
3
8
,(
1
2
,
−9❑
√
3
8
);(2)(
1
2
,
❑
√
7
2
)或(
1
2
,
−
❑
√
7
2
)或(
1
2
,
−❑
√
3 +
❑
√
15
2
)或(
1
2
,
−❑
√
3−
❑
√
15
2
)或(
1
2
,
−
❑
√
3
6
);(3)
3❑
√
3
4
【详解】思路引领:(1)将 A、B、C三点的坐标代入 y=ax2+bx+c,利用待定系数法即可求出二次函数的
表达式,进而得到其顶点坐标;
(2)当以 A,B,M,N为顶点的四边形为菱形时,分三种情况:①以 A为圆心 AB 为半径画弧与对称轴有
两个交点,此时 AM=AB;②以 B为圆心 AB 为半径画弧与对称轴有两个交点,此时 BM=AB;③线段 AB
的垂直平分线与对称轴有一个交点,此时 AM=BM,分别列出方程,求解即可;
(3)连接 AB,作 DH⊥AB 于H,交 OB 于P,此时
1
2
PB+PD 最小.最小值就是线段 DH,求出 DH 即可.
答案详解:(1)由题意
¿
,解得
¿
,
∴抛物线解析式为 y
¿❑
√
3
2
x2
−
❑
√
3
2
x
−❑
√
3
,
∵y
¿❑
√
3
2
x2
−
❑
√
3
2
x
−❑
√
3=❑
√
3
2
(x
−1
2
)2
−9❑
√
3
8
,
∴顶点坐标(
1
2
,
−9❑
√
3
8
);
(2)设点 M的坐标为(
1
2
,y).
∵A(﹣1,0),B(0,
−❑
√
3
),
∴AB2=1+3=4.
①以 A为圆心 AB 为半径画弧与对称轴有两个交点,此时 AM=AB,
则(
1
2+¿
1)2+y2=4,解得 y=±
❑
√
7
2
,
即此时点 M的坐标为(
1
2
,
❑
√
7
2
)或(
1
2
,
−
❑
√
7
2
);
②以 B为圆心 AB 为半径画弧与对称轴有两个交点,此时 BM=AB,
则(
1
2
)2+(y
+❑
√
3
)2=4,解得 y
¿−❑
√
3+❑
√
15
2
或y
¿−❑
√
3−
❑
√
15
2
,
即此时点 M的坐标为(
1
2
,
−❑
√
3+❑
√
15
2
)或(
1
2
,
−❑
√
3−
❑
√
15
2
);
③线段 AB 的垂直平分线与对称轴有一个交点,此时 AM=BM,
则(
1
2+¿
1)2+y2=(
1
2
)2+(y
+❑
√
3
)2,解得 y
¿−
❑
√
3
6
,
即此时点 M的坐标为(
1
2
,
−
❑
√
3
6
).
综上所述,满足条件的点 M的坐标为(
1
2
,
❑
√
7
2
)或(
1
2
,
−
❑
√
7
2
)或(
1
2
,
−❑
√
3+❑
√
15
2
)或(
1
2
,
−❑
√
3−
❑
√
15
2
)或(
1
2
,
−
❑
√
3
6
);
(3)如图,连接 AB,作 DH⊥AB 于H,交 OB 于P,此时
1
2
PB+PD 最小.
理由:∵OA=1,OB
¿❑
√
3
,
∴tan∠ABO
¿OA
OB =❑
√
3
3
,
∴∠ABO=30°,
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