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文檔簡(jiǎn)介
專題20最值問(wèn)題中的構(gòu)造圓與隱形圓模型
【模型展示】
隱形圓解決點(diǎn)圓最值
平面內(nèi)一定的D和。O上動(dòng)點(diǎn)M的連線中,當(dāng)連線過(guò)圓心O時(shí),線段DM有最大值
和最小值。分以下情況討論:(設(shè)OD=d,。。的半徑為r)
1、點(diǎn)D在。O外時(shí),d>r,如圖:
當(dāng)D、M、O三點(diǎn)共線時(shí),線段DM出現(xiàn)最值,DM的最大值為d+r,DM的最小值
為d-r;
2、當(dāng)點(diǎn)D在。O上時(shí),d=r,如圖:
特點(diǎn)
當(dāng)D、O、M三點(diǎn)共線時(shí),線段DM有最值;DM最大值為d+r,DM最小值為d-r=O(即
點(diǎn)D與點(diǎn)M重合)
3、當(dāng)點(diǎn)D在。O內(nèi)時(shí),d<r,如圖
當(dāng)點(diǎn)D、0、M三點(diǎn)共線時(shí),DM有最值;DM最大值為d+r,DM最小值為∣d-r∣=r-d;
點(diǎn)圓最值:平面內(nèi)一定點(diǎn)到圓上一點(diǎn)的距離的最值問(wèn)題:
構(gòu)造圓解決點(diǎn)圓最值
一、定點(diǎn)定長(zhǎng)
1,O為定點(diǎn),OA=OB,且長(zhǎng)度固定,那么O、A、B三點(diǎn)可以確定一個(gè)圓,動(dòng)點(diǎn)P
在圓弧AB上運(yùn)動(dòng),如圖所示,Q為圓外一定點(diǎn),當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到OQ的連線上時(shí),即:
P落到Pl處,O、PKQ三點(diǎn)共線時(shí),PQ最小。
【題型演練】
一、單選題
1.如圖,在AABC中,ZACB=90o,AC=BC,AB=4cm,Cf)是中線,點(diǎn)E、F同時(shí)從點(diǎn)
。出發(fā),以相同的速度分別沿OC、OB方向移動(dòng),當(dāng)點(diǎn)E到達(dá)點(diǎn)C時(shí),運(yùn)動(dòng)停止,直線AE
分別與CABC相交于G、H,則在點(diǎn)£尸移動(dòng)過(guò)程中,點(diǎn)G移動(dòng)路線的長(zhǎng)度為()
A.2B.πC.2πD.——π
2
【答案】D
【詳解】解:如圖,
*:CA=CB,N4C8=90。,AD=DBf
.?CD±AB,
???NAOE=NCoF=90。,CD=AD=DB,
在4ΛDEfi∣?CD尸中,
AD=CD
</ADE=NCDF,
DE=DF
MADE安ACDF(S4S),
:,/DAE=NDCF,
YNAED=NCEG,
:.NADE=NCGE=90。,
???A、C、G、。四點(diǎn)共圓,
???點(diǎn)G的運(yùn)動(dòng)軌跡為弧CzX
?.?48=4,AB=亞AC,
?*?AC=2.yp2?
:?0A=OC=母、
9
JDA=DC,OA=OC1
:.DO1.AC,
,NO。C=90。,
.?.點(diǎn)G的運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)為啊也=也π.
1802
故選:D.
2.如圖,AACB中,C4=CB=4,NACB=90。,點(diǎn)P為CA上的動(dòng)點(diǎn),連BP,過(guò)點(diǎn)A作
AΛ∕L8P于當(dāng)點(diǎn)P從點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)4時(shí),線段BM的中點(diǎn)N運(yùn)動(dòng)的路徑長(zhǎng)為()
A
A.----πB.∕2πC.√3πD.2π
2λ
【答案】A
【詳解】解:設(shè)A8的中點(diǎn)為。,連接N0,如圖所示:
???N為的中點(diǎn),。為48的中點(diǎn),
:?NQ為卜HAM的中位線,
VAM±BP,
IQNLBN,
:?/QNB=90。,
???點(diǎn)N的路徑是以。5的中點(diǎn)。為圓心,^AB長(zhǎng)為半徑的圓交CB于。的”,
VCA=CB=4,NACB=90。,
.?.ΛB=√2CA=4√2.NQBD=45。,
.,.ZDOQ=90°,
Ql)為。。的5周長(zhǎng),
A線段BM的中點(diǎn)N運(yùn)動(dòng)的路徑長(zhǎng)為:9。TX4&=也兀,
180-2
故選:A.
3.如圖,在∕?ΔABC中,ZACB=RtN,AC=8cm,BC=3cm.。是BC邊上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),
連接AO,過(guò)點(diǎn)C作CELAO于E,連接8E,在點(diǎn)。變化的過(guò)程中,線段5E的最小值是
()
E
A.1B.√3C.2D.√5
【答案】A
【分析】由乙4EC=90。知,點(diǎn)E在以AC為宜徑的。M的CN上(不含點(diǎn)C、可含點(diǎn)N),
從而得BE最短時(shí),即為連接與。M的交點(diǎn)(圖中點(diǎn)E點(diǎn)),8E長(zhǎng)度的最小值B£=
BM-ME'.
【詳解】如圖,
.?.E在以AC為直徑的M的CN上(不含點(diǎn)C、可含點(diǎn)N),
.?.BE最短時(shí),即為連接與0M的交點(diǎn)(圖中點(diǎn)e點(diǎn)),
在RtΔBCM中,BC-3cm,CM=^AC=4cm,則BM=√βC2+CM2=5cm-
ME1=MC=4cm,
.?.BE長(zhǎng)度的最小值BE=BM-ME=?cm,
故選:A.
【點(diǎn)睛】本題主要考查了勾股定理,圓周角定理,三角形的三邊關(guān)系等知識(shí)點(diǎn),難度偏大,
解題時(shí),注意輔助線的作法.
4.如圖,RtZVLBC中,ABJLBC,AB=S,BC=6,P是AfiC內(nèi)部的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),滿足
NPAB=NPBC,則線段CP長(zhǎng)的最小值為()
【答案】D
【分析】結(jié)合題意推導(dǎo)得NAPB=90。,取AB的中點(diǎn)。,以點(diǎn)。為圓心,AB為直徑作圓,
連接。尸;根據(jù)直角三角形斜邊中線的性質(zhì),得OP=OA=O8=gAB=4;根據(jù)圓的對(duì)稱性,
得點(diǎn)P在以AB為直徑的0。上,根據(jù)兩點(diǎn)之間直線段最短的性質(zhì),得當(dāng)點(diǎn)。、點(diǎn)P、點(diǎn)C
三點(diǎn)共線時(shí),PC最?。焊鶕?jù)勾股定理的性質(zhì)計(jì)算得0C,通過(guò)線段和差計(jì)算即可得到答案.
【詳解】ZABC=90°,
.?.ZABP+ZPBC=90°,
NPAB=ZPBC,
ZBAP+ZABP=90°?
.-.ZAPB=90°,
取AB的中點(diǎn)O,以點(diǎn)0為圓心,A8為直徑作圓,連接。P,
A
-.OP=OA=OB=-AB=A
.?.點(diǎn)P在以AB為直徑的。上,連接OC交(。于點(diǎn)以
當(dāng)點(diǎn)。、點(diǎn)R點(diǎn)C三點(diǎn)共線時(shí),PC最小
在RtA>8CO中,
NOBC=90°,BC=6,OB=4,
.-.OC=BOr+BC2=√42+62=2√13,
.?.PC=OC-OP=2岳-4
.?.「。最小值為2加-4
故選:D.
【點(diǎn)睛】本題考查了兩點(diǎn)之間直線段最短、圓、勾股定理、直角三角形斜邊中線的知識(shí):解
題的關(guān)鍵是熟練掌握?qǐng)A的對(duì)稱性、兩點(diǎn)之間直線段最短、直角三角形斜邊中線的性質(zhì),從而
完成求解.
5.如圖,0的半徑是太,P是。上一動(dòng)點(diǎn),A是-O內(nèi)部一點(diǎn),且AO=G,則下列
說(shuō)法正確的是()
①相的最小值為后-√L②心的最大值為灰+石;③當(dāng)NO4P=90。時(shí),△物。是等腰直
角三角形;④4∕?0面積最大為∣.
A.①@④B.①②④C.①②③D.②③④
【答案】C
【分析】分析知當(dāng)A在線段P。上時(shí),刑取最小值,A在PO延長(zhǎng)線上時(shí),附取最大值,可
以判斷①②是否正確;當(dāng)NoAP=90。時(shí),根據(jù)勾股定理求出A尸的長(zhǎng)度,可以判斷③是否正
確;作出A點(diǎn)的軌跡圓,知當(dāng)OA_LP。時(shí),三角形附。面積取最大值,通過(guò)計(jì)算判斷④是
否正確即可.
【詳解】解:由題意知,當(dāng)A在線段Po上時(shí),〃取最小值,A在PO延長(zhǎng)線上時(shí),必取最
大值,
的最小值為#-G,出的最大值為幾+6,
故①②正確;
當(dāng)NoAP=90。時(shí),根據(jù)勾股定理得:AP="@-(可=6,
即AP=O4,三角形以。為等腰直角三角形,
故③正確;
作出A點(diǎn)軌跡圓如下:
知當(dāng)OAJ_P。時(shí),三角形附。面積取最大值,最大值為:lx。XG=述,
22
故④錯(cuò)誤,
綜上所述,正確的序號(hào)為:①②③,
故選:C.
【點(diǎn)睛】本題考查了圓的性質(zhì)、勾股定理、線段最值等知識(shí)點(diǎn),借助圓的性質(zhì)判斷出線段的
最值是解決本題的關(guān)鍵.
6.如圖,菱形ABCO邊長(zhǎng)為4,/4=60。,M是AO邊的中點(diǎn),N是4B邊上一動(dòng)點(diǎn),將4AMN
沿MN所在的直線翻折得到AA,MM連接4C,則AC的最小值是()
A.2GB.√3+lC.2√7-2
【答案】C
【分析】根據(jù)題意,在折疊過(guò)程中A,在以M為圓心、AD為直徑的圓上的弧AD上運(yùn)動(dòng),
當(dāng)A,C取最小值時(shí),由兩點(diǎn)之間線段最短知此時(shí)M、A?C三點(diǎn)共線,得出A,的位置,過(guò)
點(diǎn)M作MHlDC于點(diǎn)H,再利用含30。的直角三角形的性質(zhì)以及勾股定理求出MC的長(zhǎng),
進(jìn)而求出A'C的長(zhǎng)即可.
【詳解】解:如圖所示,:MA,是定值,AC長(zhǎng)度取最小值時(shí),即A,在MC上.
過(guò)點(diǎn)M作MHXDC于點(diǎn)H,
:在邊長(zhǎng)為4的菱形ABCD中,ZMAN=60o,M為AD的中點(diǎn),
Λ2MD=AD=CD=4,NHDM=NMAN=60。,
.?.MD=2,ZHMD=30o,
HD=TMD=I,
HM=yjDM2-DH2=G,CH=CD+DH=5,
?'?MC=y∣CH2+MH2=2√7>
ΛAfC=MC-MA,=2√7-2;
故選:C.
NB
【點(diǎn)睛】本題考查翻折變換、菱形的性質(zhì)、勾股定理、兩點(diǎn)之間線段最短等知識(shí),解題的關(guān)
健是學(xué)會(huì)添加常用輔助線,構(gòu)造直角三角形解決問(wèn)題,突破點(diǎn)是正確尋找點(diǎn)A,的位置.
3
7.如圖,在平面直角坐標(biāo)系中,直線y=:x-3分別與X軸、y軸相交于點(diǎn)A、B,點(diǎn)E、F
4
分別是正方形OACQ的邊。£>、AC上的動(dòng)點(diǎn),且DE=A/,過(guò)原點(diǎn)。作OH_LEF,垂足
為H,連接HA、HB,則一44B面積的最大值為()
A.6+5√2B.12C.6+3√2D.三千絲
【答案】D
【分析】先證明ON=CN,再證點(diǎn)”在以O(shè)N直徑的圓上運(yùn)動(dòng),則當(dāng)點(diǎn)H在QM的延長(zhǎng)線上
時(shí),點(diǎn)H到48的距離最大,由相似三角形的性質(zhì)可求MK,KQ的長(zhǎng),由三角形的面積公
式可求解.
【詳解】解:如下圖,連接A。,交EF于M連接0C,取ON的中點(diǎn)M,連接MH,過(guò)點(diǎn)
M作MQ_LAB于。,交Ao于點(diǎn)、K,作MP_L04與點(diǎn)P,
點(diǎn)A(4,0),點(diǎn)點(diǎn)(0,-3),
.?.O8=3,OA=4,
-AB=^OB2+OA2=716+9=5?
???四邊形AeoO是正方形,
ΛODIIAC,AO=AC=OD=AfOC=4正,NCoA=45。,
:.AEDN=ZNAFi/DEN=NAFN,
又YDE=AF,
.?ΛDEN^^AFN(ASA),
JDN=AN,EN=NF,
???點(diǎn)N是AQ的中點(diǎn),即點(diǎn)N是。。的中點(diǎn),
?,.ON=Ne=2桓,
OHLEF.
:.NoHN=90。,
???點(diǎn)”在以O(shè)N直徑的圓上運(yùn)動(dòng),
工當(dāng)點(diǎn)H在QM的延長(zhǎng)線上時(shí),點(diǎn),到AB的距離最大,
Y點(diǎn)M是ON的中點(diǎn),
???OM=MN=0
VMP±OP,NCoA=45。,
OP=MP=↑,
.?AP=3f
,:ZOAB+ZOBA=90°=ZOAB+ZAKQ,
/.NAKQ=NABO=NMKP,
又???/AOB=/MPK=90。,
JXMPKSS,
.MP_PK_MK
??拓―/一布,
.1PKMK
**4--3Γ,
:?MK=PK=-,
44
??AK—-,
4
VZAKQ=ZABOfZOAB=ZKAQf
:.XNKQsXaBO,
.AK=KQ
??花一麗’
9
?'?4_KQ,
~5~~Γ
27
/.KQ=-,
20
52713
??加=KQ+例K丁獷~5
???點(diǎn)〃到AB的最大距離為w+及,
.?.ZXZMB面積的最大值=1x5x(=+應(yīng))=13+5及,
252
故選:D.
【點(diǎn)睛】本題考查」'勾股定理,正方形的性質(zhì),全等三角形的判定和性質(zhì),相似三角形的判
定和性質(zhì),一次函數(shù)的應(yīng)用,圓等知識(shí),解題的關(guān)鍵是求出MQ的長(zhǎng).
二、填空題
8.如圖,長(zhǎng)方形ABCQ中,Aβ=2√3,BC=I,點(diǎn)E是QC邊上的動(dòng)點(diǎn),現(xiàn)將△BEC沿直線
BE折疊,使點(diǎn)C落在點(diǎn)尸處,則點(diǎn)。到點(diǎn)F的最短距離為.
【答案】2
【分析】由題意易得點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)軌跡是以點(diǎn)8為圓心,BC長(zhǎng)為半徑的圓弧,連接BQ,然
后根據(jù)隱圓問(wèn)題可進(jìn)行求解.
【詳解】解:由題意得:點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)軌跡是以點(diǎn)8為圓心,BC長(zhǎng)為半徑的圓弧,
連接BZ),交圓弧于點(diǎn)H,如圖所示:
當(dāng)點(diǎn)F與點(diǎn)、”重合時(shí),點(diǎn)D到點(diǎn)尸的距離為最短,
:四邊形A8C。是矩形,AB=2。8C=2,
DC=AB=2√3,ZBCD=90°,
?>?BD=-JBC?CD。=4>
.*?DH=BD-BH=4-2=2,即點(diǎn)。到點(diǎn)尸的最短距離為2;
故答案為2.
【點(diǎn)睛】本題主要考查隱圓問(wèn)題,矩形與折疊,勾股定理,解題的關(guān)鍵是分析得出點(diǎn)F的
運(yùn)動(dòng)軌跡.
9.如圖,RrZkABC中,ZACB=90o,NeAB=60。,AB=4,點(diǎn)尸是BC邊上的動(dòng)點(diǎn),過(guò)點(diǎn)
C作直線記的垂線,垂足為Q,當(dāng)點(diǎn)尸從點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B時(shí),點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)路徑長(zhǎng)為.
【詳解】':AQLCQ,
:.NAQC=90。,
.?.當(dāng)點(diǎn)P從點(diǎn)C運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B時(shí),點(diǎn)。的運(yùn)動(dòng)的軌跡是以AC為直徑的半圓匕路徑是120
度的弧長(zhǎng),
在RtAABC中,VAB=4,ZB=30o,
:.AC=-AB=I,
2
10.如圖,在AABC中,ZC=90°,AC=S,AB=IO,。是AC上一點(diǎn),且CO=3,E是
BC邊上一點(diǎn),將△OCE沿OE折疊,使點(diǎn)C落在點(diǎn)F處,連接BF,則BF的最小值為.
A
【答案】3√5-3**-3+3√5
【分析】先由折疊判斷出廠的運(yùn)動(dòng)軌跡是為以。為圓心,CO的長(zhǎng)度為半徑的圓,當(dāng)從。、
尸共線且尸在8、。之間時(shí)8尸最小,根據(jù)勾股定理及圓的性質(zhì)求出此時(shí)80、8尸的長(zhǎng)度即
可.
【詳解】解:由折疊知,尸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為:以。為圓心,CQ的長(zhǎng)度為半徑的圓,如圖所
可知,當(dāng)點(diǎn)B、。、F共線,且尸在5、。之間時(shí),BF取最小值,
?.'NC=90°,AC=S,AB=IO,
.?.8C=6,
在RfABCO中,由勾股定理得:BD=√CZ)2+βC2=√32+62=3√5.
?*.BF=BD-DF=36-3,
故答案為:3\[5-3.
【點(diǎn)睛】本題考查了折疊的性質(zhì)、圓的性質(zhì)、勾股定理解直角三角形的知識(shí),該題涉及的最
值問(wèn)題屬于中考??碱}型,根據(jù)折疊確定出廠點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡是解題關(guān)鍵.
11.如圖,在銳角AABC中,A8=2,AC=R,NABC=60。.力是平面內(nèi)一動(dòng)點(diǎn),S.ZADB
=30。,則CD的最小值是
,D
【答案】3-√3??-√3+3
【分析】作于”,證明△AC”為等腰直角三角形,求得BC=石+1,在BC上截取
Bo=AB=2,則AOAB為等邊三角形,以。為圓心,2為半徑作Θ0,根據(jù)/458=30。,可得
點(diǎn)Z)在OO上運(yùn)動(dòng),當(dāng)經(jīng)過(guò)圓心。時(shí),CD最小,其最小值為OO的直徑減去8C的長(zhǎng).
【詳解】解:如圖,作A〃_LBC"于“,
.".BH=-AB=I,
2
AH=y∣AB2-BH2=√22-l2=√3?
CH=^AC2-AH2=^(√6)2-(√3)2=√3,
.??△AC”為等腰直角三角形,
/.ZACB=45o,
BC=CH+BH=G+1,
在BC上截取BO=AB=2,則4OAB為等邊三角形,
以。為圓心,2為半徑作。。,
,//408=30。,
點(diǎn)。在。。上運(yùn)動(dòng),
當(dāng)DB經(jīng)過(guò)圓心。時(shí),CD最小,
最小值為4-(6+1)=3-石.
故答案為:3—?/?.
【點(diǎn)睛】本題考查了勾股定理,含30度角的直角三角形的性質(zhì),等腰直角三角形的判定和
性質(zhì),圓周角定理.解題的關(guān)鍵是得出點(diǎn)。在。。上運(yùn)動(dòng).
12.如圖,點(diǎn)A,B的坐標(biāo)分別為A(6,0),8(0,6),C為坐標(biāo)平面內(nèi)一點(diǎn),BC=2√2.M為
線段4C的中點(diǎn),連接O",當(dāng)。M取最大值時(shí),點(diǎn)M的坐標(biāo)為
【答案】(4,4)
【分析】根據(jù)題意可知:點(diǎn)C在半徑為2√Σ的。8上.在X軸上取。C=0A=6,連接CD,
易證明OM是AACC的中位線,即得出OM=TCf>,即當(dāng)OM最大時(shí),Cz)最大,由O,B,
C三點(diǎn)共線時(shí),即當(dāng)C在。B的延長(zhǎng)線上時(shí),OM最大,根據(jù)勾股定理求出8。的長(zhǎng),從而
可求出CD的長(zhǎng),最后即可求出OM的最大值.
【詳解】解:如圖,:點(diǎn)C為坐標(biāo)平面內(nèi)一點(diǎn),BC=2√2,
,C在ΘB上,且半徑為2√∑,
.?0M=^CD,
即當(dāng)OM最大時(shí),CQ最大,而O,B,C三點(diǎn)共線時(shí),即當(dāng)C在。B的延長(zhǎng)線上時(shí),OM
最大,
V0B=0D=6,ZBOD=90o,
BD=6√2,
??.CD=6√2+2√2=8近,且C(2,8),
Λ(9Λ∕=yCD=4√2-即OM的最大值為4人,
是AC的中點(diǎn),則M(4,4),
故答案為:(4,4).
【點(diǎn)睛】本題考查坐標(biāo)和圖形,三角形的中位線定理,勾股定理等知識(shí).確定OM為最大值
時(shí)點(diǎn)C的位置是解題關(guān)鍵,也是難點(diǎn).
13.如圖,在矩形ABCZ)中,AB=6,8C=8,點(diǎn)E、尸分別是邊AB、Be上的動(dòng)點(diǎn),且£尸=4,
點(diǎn)G是E尸的中點(diǎn),AG、CG,則四邊形AGC。面積的最小值為.
An----------------------------------∣D
【答案】38
【分析】首先連接4C,過(guò)8作8”J_AC于H,當(dāng)G在上時(shí),三角形ACG面積取最小值,
此時(shí)四邊形AGCC面積取最小值,再連接BG,知3G=2,得到G點(diǎn)軌跡圓,該軌跡與8,
交點(diǎn)即為所求最小值時(shí)的G點(diǎn),利用面積法求出8"、GH的長(zhǎng),代入三角形面積公式求解
即可.
【詳解】解:連接AC,過(guò)B作8“,AC于”,
當(dāng)G在84上時(shí),^ACG面積取最小值,此時(shí)四邊形AGCO面積取最小值,
四邊形AGCr)面積=三角形ACG面積+三角形As面積,
即四邊形AGCD面積=三角形ACG面積+24.
連接BG,由G是EF中點(diǎn),EF=4知,
BG=2,
故G在以8為圓心,BG為半役的圓弧匕圓弧交8〃于G',此時(shí)四邊形AGCD面積取最
小值,如圖所示,
AD
由勾股定理得:AC=IO,
":^ACBH=^ABBC,
.?.BH=4.8,
.?.G'H=2.8,
即四邊形AGCD面積的最小值=LXloX2.8+24=38.
2
故答案為:38.
【點(diǎn)睛】本題考查了勾股定理及矩形中的與動(dòng)點(diǎn)相關(guān)的最值問(wèn)題,解題的關(guān)鍵是利用直角三
角形斜邊的宜線等于斜邊的一半確定出G點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡.
14.如圖,AABC為。。的內(nèi)接等邊三角形,BC=I2,點(diǎn)D為BC上一動(dòng)點(diǎn),BELoD于E,
當(dāng)點(diǎn)。由點(diǎn)8沿BC運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)C時(shí),線段4E的最大值是一.
【答案】2√2T+2√3??2√3+2√2T
【分析】連接5。,取8。中點(diǎn)M,連接ME,求得ME=IOB,點(diǎn)E在以M為圓心,以!OB
22
為半徑的圓上,求得當(dāng)A、M、E共線且點(diǎn)E在AM的延長(zhǎng)線上時(shí),AE最大,求解即可.
【詳解】解:連接80,取8。中點(diǎn)M,連接ME,如下圖:
VBELOD,M為Bo中點(diǎn)、
:.ME=-OB
2
點(diǎn)E在以M為圓心,以為半徑的圓上
二當(dāng)A、M、E共線且點(diǎn)E在AΛ∕的延長(zhǎng)線上時(shí),AEhkk
延長(zhǎng)B。交AC于點(diǎn)”,如上圖:
,/∕?ABC為O。的內(nèi)接等邊三角形
垂宜平分AC,AC=BC=12
:.AH=CH=-AC=6
2
:.BH=6也,OB=WBH=
.?.CM=;OB=2。M∕∕=4√3
?*?AM=y∣AH2+MH2=2√2T
;?AE的最大值為2√ΣΓ+2√3
故答案為:2√ΣT+2√J
【點(diǎn)睛】此題考查了圓與內(nèi)接正三角形的性質(zhì),涉及了直角三角形的性質(zhì),勾股定理,三角
形外心的性質(zhì),解題的關(guān)鍵是理解題意,利用性質(zhì)確定出點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)軌跡.
15.如圖,矩形ABCD中,AB=S,BC=12,以。為圓心,4為半徑作。Q,E為。。上一動(dòng)
點(diǎn),連接AE,以AE為直角邊作RfAAEF,使/EAF=90。,tanNAE尸=g,則點(diǎn)尸與點(diǎn)C的
最小距離為.
【答案】4λ∕10--
【分析】如圖,取AB的中點(diǎn)G,連接FG,FC,GC,由△杉IGS∕?E4O,推出尸G:DE=
44
AF:A£=1:3,因?yàn)?。E=4,可得FG=;,推出點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)軌跡是以G為圓心;為半徑
33
的圓,再利用兩點(diǎn)之間線段最短即可解決問(wèn)題.
【詳解】解:如圖,取48的中點(diǎn)G,連接尸G.FC.GC.
':NEAF=90°,tanZAEF=
3
?af-1
*'A£^3*
?.?A3=8,AG=GB,
,?AG=GB=4,
VAD=12,
.AG41
,,AD-12-3,
.AFAG
??瓦一而‘
???四邊形ABCQ是矩形,
/.NBA。=NB=NE4/=9()。,
:.AFAG=AEAD,
Λ?MG^?EAD,
ΛFG:DE=AF:AE=I:3,
VDE=4,
4
AFG=",
3
4
???點(diǎn)/的運(yùn)動(dòng)軌跡是以G為圓心H為半徑的圓,
2222
,**GC=√GB+BC=√4+12=4√10,
C.FC>GC-FG,
ΛFC≥4√iθ-p
.?.C77的最小值為4√∏J-y.
故答案為:4Λ∕10——.
【點(diǎn)睛】本題考查了矩形,圓,相似三角形的判定和性質(zhì),兩點(diǎn)之間線段最短等知識(shí),解題
的關(guān)鍵是學(xué)會(huì)添加常用輔助線,構(gòu)造相似三角形解決問(wèn)題,屬于中考填空題中的壓軸題.
16.如圖,已知正方形ABC。的邊長(zhǎng)為2,點(diǎn)尸在射線BC上,則WPD的最小值為
【答案】避二?
2
Pj)nF
【分析】在AP上取點(diǎn)E,連接DE,使NADE=NAPD,由aADE-AAPD,可得一=——,
APAD
PD
當(dāng)DE最小時(shí),二的值最小,作AABE的外接圓。O,連接OD,OE,利用勾股定理及
PA
三角形三邊關(guān)系可得答案.
【詳解】解:如圖,在AP上取點(diǎn)E,連接。E,AADE=AAPD,
`:XADEs[?APD,
.ADDE
??--=-----,
APPD
.PDDE
??=,
APAD
???。后最小時(shí),PD夫的值最小,
PA
作AABE的外接圓。0,連接。Q,0E,
則OE=OA=OB=I,
在Rr△A。。中,C>D=√(9A2+AD2=√l2+22=√5-
DE>OD-OE=√5-1,
;?OE的最小值為石-1,
誓的最小值=叵」,
PA2
故答案為:避二L
2
【點(diǎn)睛】本題考查了正方形的性質(zhì),相似三角形的判定和性質(zhì)等知識(shí),解題的關(guān)鍵是正確尋
找相似三角形解決問(wèn)題,學(xué)會(huì)利用輔助圓解決問(wèn)題,屬于中考填空壓軸題.
三、解答題
17.如圖一,等邊AABC中,AB=6,P為AB上一動(dòng)點(diǎn),PDA.BC,PELAC,求。E的最小
值.
圖—
【答案】DE=Z9
2
【分析】由題意易得NPEC=N尸DC=90。,所以P、D、C、E四點(diǎn)共圓,又因?yàn)镹EOr)=I20。,
所以當(dāng)直徑最小時(shí),弦OE的值最小.
【詳解】解:VPDVBC,PELAC,
:.NPEC=NPDC=90。,
,四邊形PDCE對(duì)角互補(bǔ),
:.P.。、C、E四點(diǎn)共圓,如圖2.
EOD=2ΛECD=?2Qo,
要使得QE最小,則要使圓的半徑最小,故直徑PC最小,則當(dāng)CPLAB時(shí),PC最短,
'?'?ABC是等邊三角形,
?.NB=60"P=3,
CP=?j3BP=3y∕3,
":ADOP=W,
9
DE=IOD-sinZDOP=-.
2
圖二
【點(diǎn)睛】本題主要考查圓的基本性質(zhì)、三角函數(shù)及等邊三角形的性質(zhì),熟練掌握?qǐng)A的基本性
質(zhì)、三角函數(shù)及等邊三角形的性質(zhì)是解題的關(guān)鍵.
18.問(wèn)題背景如圖(1),AABC為等腰直角三角形,ZBΛC=90o,直線/繞著點(diǎn)A順時(shí)針
旋轉(zhuǎn),過(guò)B,C兩點(diǎn)分別向直線/作垂線BZXCE,垂足為。,E,此時(shí)△A3??梢杂伞鰿4E
通過(guò)旋轉(zhuǎn)變換得到,請(qǐng)寫出旋轉(zhuǎn)中心、旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)角的大?。ㄈ∽钚⌒D(zhuǎn)角度).
嘗試應(yīng)用如圖(2),AABC為等邊三角形,直線/繞著點(diǎn)A順時(shí)針旋轉(zhuǎn),D、E為直線/上
兩點(diǎn),ZBDA=ZΛEC=60o.△48??梢杂伞鰿AE通過(guò)旋轉(zhuǎn)變換得到嗎?若可以,請(qǐng)指出
旋轉(zhuǎn)中心。的位置并說(shuō)明理由;
拓展創(chuàng)新如圖(3)在問(wèn)題背景的條件下,若AB=2,連接OC,直接寫出CC的長(zhǎng)的取值范
圍.
【答案】(1)旋轉(zhuǎn)中心為8C邊的中點(diǎn)O,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針,旋轉(zhuǎn)角度為90。;(2)可以,
旋轉(zhuǎn)中心為為等邊AABC三邊垂直平分線的交點(diǎn)。,理由見(jiàn)解析;(3)√5-l≤CD≤√5+1
【分析】問(wèn)題背景(1)根據(jù)等腰直角三角形的性質(zhì),以及旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)確定即可;
嘗試應(yīng)用(2)首先通過(guò)證明AAB。和△CAE全等說(shuō)明點(diǎn)A和點(diǎn)B對(duì)應(yīng),點(diǎn)C和點(diǎn)4對(duì)應(yīng),
從而作AB和AC的垂宜平分線,其交點(diǎn)即為旋轉(zhuǎn)中點(diǎn);
拓展創(chuàng)新(3)首先確定出O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡,然后結(jié)合點(diǎn)與圓的位置關(guān)系,分別討論出Co
最長(zhǎng)和最短時(shí)的情況,并結(jié)合勾股定理進(jìn)行求解即可.
【詳解】解:?jiǎn)栴}背景(1)如圖所示,作AO_L8C,交BC于點(diǎn)0,
由等腰直角三角形的性質(zhì)可知:NAoC=90。,OA=OC,
;.點(diǎn)A是由點(diǎn)C繞點(diǎn)。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。得到,
同理可得,點(diǎn)8是由點(diǎn)A繞點(diǎn)。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。得到,
點(diǎn)。是由點(diǎn)E繞點(diǎn)。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。得到,
;.△48??梢杂伞鰿AE通過(guò)旋轉(zhuǎn)變換得到,旋轉(zhuǎn)中心為BC邊的中點(diǎn)O,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?,
旋轉(zhuǎn)角度為90。;
嘗試應(yīng)用(2):ZXABC為等邊三角形,
:.AB=AC,ZBΛC=60o,
,.?ZDAC=ZDAB+ZBAC=ZAEC+ZEAC,NBAC=NAEC=60。,
ZDAB=ZECA,
在AA8O和ACAE中,
ΛBDA.=AAEC
■NDAB=ZECA
AB=CA
:.△ABDgACAE(AAS),
的A、B、Q三點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)分別為△CAE的C、A、E三點(diǎn),
則4C、48分別視作兩組對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線,
此時(shí),如圖所示,作AC和AB的垂直平分線交于點(diǎn)0,
;ZXABC為等邊三角形,
.?.由等邊三角形的性質(zhì)可知,OC=OA=08,NAOC=I20。,
AABO可以由△CAE通過(guò)旋轉(zhuǎn)變換得到,旋轉(zhuǎn)中心為為等邊△48C三邊垂直平分線的交
點(diǎn)。;
E
Λ
拓展創(chuàng)新(3)由(1)知,在直線/旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中,總有NAo5=90。,
二點(diǎn)。的運(yùn)動(dòng)軌跡為以A8為直徑的圓,
如圖,取AB的中點(diǎn)尸,連接CP,交。尸于點(diǎn)。,
則當(dāng)點(diǎn)。在CP的延長(zhǎng)線時(shí),Cn的長(zhǎng)度最大,
當(dāng)點(diǎn)。與Q點(diǎn)重合時(shí),CQ的長(zhǎng)度最小,即CQ的長(zhǎng)度,
,:AB=AC,AB=2,
.,.AP=l,AC=I,
在放ZiAPC中,CP=y∣AP2+AC2=y∕5^
由圓的性質(zhì),PD=AP=I,
:.PD=PQ=I,
:.CD=CP+PD=y[5+\,CQ=CP-PQ=y[5-?,
二CD的長(zhǎng)的取值范圍為:√5-l≤CD≤√5+l.
【點(diǎn)睛】本題主要考查旋轉(zhuǎn)三要素的確定,以及旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),主要涉及等腰直角三角形和等
邊三角形的性質(zhì),全等三角形的判定與性質(zhì),以及動(dòng)點(diǎn)最值問(wèn)題,掌握旋轉(zhuǎn)的性質(zhì),確定出
動(dòng)點(diǎn)的軌跡,熟練運(yùn)用圓的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)是解題關(guān)鍵.
19.如圖,在矩形ABC力中,AB=6,AD=8,點(diǎn)E,尸分別是邊CD,BC上的動(dòng)點(diǎn),且N4FE
=90°
(1)證明:4ABFsAFCE;
(2)當(dāng)OE取何值時(shí),/AED最大.
【答案】(I)見(jiàn)解析;(2)y
【分析】(1)根據(jù)題意可得NB=NC=90。,ZAFB=ZFEC,即可得出結(jié)論:
(2)取AE的中點(diǎn)O,連接。OF,根據(jù)/4FE=NAOE=90。,得出4、D、E、尸四點(diǎn)
共圓,當(dāng)G)O與8C相切時(shí),/AF。的值最大,根據(jù)相似三角形的性質(zhì)解答即可.
【詳解】解:(1)證明:?;四邊形ABCD是矩形,
ΛZB=ZC=90o,
,/ZAFE=90°,
ZAFB+ZEFC=90o,":NEFC+NFEC=9。。,
:.NAFB=NFEC,
.?.△A8尸S△/CE.
(2)取AE的中點(diǎn)O,連接?!辏?、OF.
JOA=OD=OE=OF,
...A、D、E、F四點(diǎn)共圓,
ZAED^ZAFD,
.?.當(dāng)。。與BC相切時(shí),NAfD的值最大,
.?.8F=CF=4,
,.?XABFsXFCE,
.ABBF
???e一-?,
4EC
.?.EC=-,
3
Q1∩
???DE=DC-CE=6--=-
33f
,當(dāng)£)E=Tn寸,NAEc)的值最大.
【點(diǎn)睛】本題考查了相似三角形的判定與性質(zhì),四點(diǎn)共圓,根據(jù)題意得出。。與8C相切時(shí),
ZAFD的值最大是解題的關(guān)鍵.
20.已知,平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)邊長(zhǎng)為6的正方形。4BC,M為線段OC上的動(dòng)點(diǎn),
使0點(diǎn)落在O'處.
圖①圖②
⑴如圖①,當(dāng)NaW=30。時(shí),求點(diǎn)。'的坐標(biāo);
⑵如圖②,連接C。',當(dāng)CAM時(shí).
①求點(diǎn)AZ的坐標(biāo);
②連接0B,求AAOM與AoB重疊部分的面積;
(3)當(dāng)點(diǎn)M在線段OC(不包括端點(diǎn))上運(yùn)動(dòng)時(shí),請(qǐng)直接寫出線段O,C的取值范圍.
【答案】(1)0130,3卜
⑵①/(3,0),②
(3)6√2-6?CO^6.
【分析】(1)如圖,連接Oa交AM于Q,過(guò)O'作的八OC于N,由對(duì)折可得:
AO=AO6,OM=OM,?OAM30??。'如W,證明?OAoii60?,VoAO是等邊三角形,可
得?OtoN30?,再利用三角函數(shù)可得答案;
(2)①利用平行線的性質(zhì)證明OM=OM=CM=3,從而可得答案;②如圖,連接。8,交
AΛ∕于。,交AO'于R過(guò)。作QA交AO'于2過(guò)。E,OC于E,再分別求解
2。,。幺P的坐標(biāo),利用函數(shù)解析式與三角形的面積公式可得答案;
(3)如圖,由對(duì)折可得AO=Aoq則O'在以A為圓心,A。為半徑的OB上運(yùn)動(dòng),與。,8不
重合,連接AC,交08TQ,當(dāng)。,?!陰牛汉蠒r(shí),CO'取得最小值,從而可得答案.
(1)
解:如圖,連接Og交AM于Q,過(guò)O'作帥AOC于M
由對(duì)折可得:AO=AO^6,OM=OM,?OAM30??O?M,
?OOiaAM,OQ=OQ,
\?OAOii60?,VOAo是等邊三角形,
?OOC=AO=6,
Q?AOM90?,
\?OMQ90?30?60?,
QAΛ∕ΛOO¢.
\?O的N30?,
?<9JV=√32?V=3√3,
(2)
①Q(mào)AM〃比,
??AMO?^ICOVAMOMCPC,而?AMo?AMO^
?2Molc?MCO,
?MO^MC,
?OM=0^1=CM=3,
?M(3,0).
②如圖,連接。8,交A用于。,交AO'于P,過(guò)。作Q?!?。4,交AO'于。,過(guò)OELOC于
E,
Λ∩∩,∏
由①得:tanZAMO=——=2=tan/O'CE=—
OMCE
設(shè)CE=x,則ME=3-x,O¢E=2x,
?32=(3-X)2+(2X)2,
解得:X=*(不符合題意的根舍去)
?O^E=2x=-,OE=6-X=—
55
\。鬻片,而A(O⑼,
2412
設(shè)Aey為y=依+6,yi∣J-y?+6=-
3
解得:一
3
AOr為y=--x+6,
4
同理可得:AM^y=-2x+6,OB為y=x,
Tv=-2x+6X=2、
\>,解得:y=2'即0z(20,
ty=χ
36咚即。射
所以∕=2,yD=--?2
同理可得:嘴方
O=型
7
M與從08重疊部分的面積為:
SS_U,K八30_33
SVAMO,-SVAQP-]包B6-~~~
(3)
如圖,山對(duì)折可得AO=AeX
二。'在以A為圓心,4。為半價(jià)的OB卜.運(yùn)動(dòng),與。,B不重合,
連接AC,交OB于。,
當(dāng)Q,0?重合時(shí),CO’取得最小值,
此時(shí)AC=√62+62=6√2,AQ=AO=6,
?Co¢=60-6,
所以C。'的取值范圍為:6√2-6?CO¢6.
【點(diǎn)睛】木題考查的是正方形的性質(zhì),等邊三角形的判定與性質(zhì),軸對(duì)稱的性質(zhì),一次函數(shù)
的幾何應(yīng)用,圓的基本性質(zhì),銳角三角函數(shù)的應(yīng)用,熟練的利用一次函數(shù)的性質(zhì)解決幾何圖
形面枳問(wèn)題,利用圓的基本性質(zhì)求解線段長(zhǎng)度的最小值是解本題的關(guān)鍵.
21.如圖,等邊三角形ABC內(nèi)接于半徑長(zhǎng)為2的G)O,點(diǎn)P在圓弧AB上以2倍速度從8向
A運(yùn)動(dòng),點(diǎn)。在圓弧BC上以1倍速度從C向B運(yùn)動(dòng),當(dāng)點(diǎn)P,0,。三點(diǎn)處于同一條直線
時(shí),停止運(yùn)動(dòng).
(1)求點(diǎn)。的運(yùn)動(dòng)總長(zhǎng)度;
⑵若M為弦PB的中點(diǎn),求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中CM的最大值.
2
【答案】(1):乃
⑵萬(wàn)+1.
【分析】(1)如圖,設(shè)?CO。a,結(jié)合題意可得:?BOP2a,結(jié)合正三角形的性質(zhì)求解
a=60?,再利用弧長(zhǎng)公式進(jìn)行計(jì)算即可;
(2)解:如圖,取08的中點(diǎn)N,連接NM,NC,MC,過(guò)N作NKj_BC于K,過(guò)。作OE,BC
于E,證明M在以N為圓心,半徑為I的圓N上運(yùn)動(dòng),可得當(dāng)C,MM三點(diǎn)共線時(shí),CM
最大,從而可得答案.
(1)
解:如圖,設(shè)?CoQ%結(jié)合題意可得:?BOPZz,
ABC為等邊三角形,
360°
\?BOC--=120?,
3
\?BOQ120?明
而P,O,Q三點(diǎn)共線,
\?BOQ180?2a,
\120?a=180?2a,
解得:α=60o,
八一-山…,“日d60”22
??。運(yùn)動(dòng)的息長(zhǎng)度為:?=~P?
1oU3
(2)
解:如圖,取OB的中點(diǎn)N,連接NM,NC,MC,過(guò)N作NKLBCTK過(guò)。作OE_LBC
于E,
A
M為P8的中點(diǎn),
NM=-OP=\,
2
???M在以N為圓心,半徑為1的圓N上運(yùn)動(dòng),
???當(dāng)CN,M三點(diǎn)共線時(shí),CM最大,
Q2BOC120?,OBOC,
\?OBC30?,
11/3
?NK=-BN=—,BK=旺,
222
同理可得:BE=5則BC=2√5,
?C^=2√3--,
22
?CM=CN+NM=√7+l,
,CM的最大值為:√7+l.
【點(diǎn)睛】本題考查的是弧長(zhǎng)的計(jì)算,弧與圓心角的關(guān)系,圓的基本性質(zhì),正多邊形的性質(zhì),
勾股定理的應(yīng)用,熟練的構(gòu)造輔助圓,再求解線段的最大值是解本題的關(guān)鍵.
22.如圖,在正方形ABC。中,點(diǎn)E在直線AZ)右側(cè),且AE=I,以O(shè)E為邊作正方形DEFG,
射線。F與邊8C交于點(diǎn)例,連接ME,MG.
①如圖2,當(dāng)G,C,M三點(diǎn)共線時(shí),設(shè)EF與BC交于點(diǎn)N,求-的值;
EM7
②如圖3,取4力中點(diǎn)P,連接尸凡求P尸長(zhǎng)度的最大值.
【答案】(1)見(jiàn)解析
(2)04;②2行+&
【分析】(1)根據(jù)正方形的性質(zhì)可得。E=。GNEDM=NGOM=45。,公共邊DM,即可
證明DEMaDGM,即可得ME=MG;
(2)①先證明點(diǎn)E在AB上,進(jìn)而求得,DAESKEBN求得BN,根據(jù)NF//DG可得
NMFS-GMD,乂ME=MG,進(jìn)而即可求得一的值;②連接BD,BF,證明“4)ESa雙年',
MN
求出相似比,進(jìn)而可得點(diǎn)尸在以8為圓心夜為半徑的圓Ir一運(yùn)動(dòng),根據(jù)點(diǎn)與圓的位置關(guān)系求
最值即可.
(1)
,四邊形OEFG是正方形
.?.NEDF=NGDF=45o,GD=GE
二ZEDM=NGDM=45°
DM=DM
:.3DEM叁DGM
:.ME=MG
(2)
①如圖2,當(dāng)G,C,歷三點(diǎn)共線時(shí),
四邊形ABCD,EDFG是正方形
.'.ZADC=ZEDG=9Go,AD=CD,ED=GD,ZDEF=90°
ZADE=NCGD
AADEmACDG
:.ADAE=ZDCG
G,C,M三點(diǎn)共線時(shí),
.?.NDCG=NoCB=90°
NDAE=90°
r.E在線段AB上
ZDEF=90°
乂NEDA+ZDAE=NDAE+ZNEB=90°
.?.ZEDA=NNEB
又NA=NB
.?.ADEs,BEN
.AEADDE
正方形ABCO的邊長(zhǎng)為4,AE=I
.?.BE=AB-ΛE=4-1=3,f>E=√AD2÷AE2=√42+l2=√Γ7
3
NB=詈
4
/r?3
.?.flv=三旦絲A.
AE14
317
??.GN=BC+CG-BN=N——=—
44
O1
.?NF=EF-EN=y∕∏--y∕∏=-y∕∏
44
四邊形OEFG是正方形
.?.EF//DGfDG=DE=后
.?.DMGSFMN
,NF_NM
'~DG~HG
口”NFMN
即---=---------
DGGN-MN
MN
--MN
4
17
解得MN二.
:,MG=GN-MN=----------=—
4205
由(1)可知EΛ∕=GW
17
EMGMT4z1
MNMNqT
20
②連接應(yīng)),即"如圖,
G
四邊形ABCQ,EOFG是正方形
ZAOB=ZEDF=45o,DB=-JlAD,DF=-JlDE
DFDBr-
..ZADE=ZBDF,—≈-=√2
DEAD
ADEjBDF
.AEad1
"EB^OB^√2
AE=X
BF=丘
即點(diǎn)F在以8為圓心0為半徑的圓上運(yùn)動(dòng),如圖,
E點(diǎn)在A0的右側(cè),則當(dāng)PF經(jīng)過(guò)點(diǎn)3時(shí),PF取得最大值
最大值為PB+B尸
P為Ao的中點(diǎn),則AP=;Ao=2
RtPAB中,PIi=√22+42=2√5
???PB+BF=2√5+√2
即P尸的最大值為2?+√Σ
【點(diǎn)睛】本題考查了正方形的性質(zhì),相似三角形的性質(zhì),點(diǎn)與圓的位置關(guān)系,掌握相似三角
形的性質(zhì)與判定是解題的關(guān)鍵.
23.已知等腰直角ΔABC與A4DE有公共頂點(diǎn)A,ΛBAC=ZDAE=90',AB=AC=8,
AD=AE^4.現(xiàn)將ΔADE繞點(diǎn)A旋轉(zhuǎn).
(1)如圖①,當(dāng)點(diǎn)B,A,。在同一直線上時(shí),點(diǎn)F為DE的中點(diǎn),求班■的長(zhǎng);
Λ
圖①
(2)如圖②,連接BE,OC.點(diǎn)G為ZJC的中點(diǎn),連接AG交BE于點(diǎn)尸,求證:AGrBE;
圖②
(3)如圖③,點(diǎn)F為DE的中點(diǎn),以B尸為直角邊構(gòu)造等腰RtΔF8N,連接CN,在AADE繞
點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,當(dāng)5N最小時(shí),直接寫出ΔBCN的面積
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