2025年中考数学几何模型综合训练专题40最值模型之代数法求最值模型（基本不等式与判别式法、函数法）（学生版）

专题40最值模型之代数法求最值模型（基本不等式与判别式法、函数法）

几何中最值问题是中考的常见题型，变幻无穷，试题设计新颖，形式活泼，涵盖知识面广，综合性强。

在各地中考数学试卷中，几何最值问题也是重难点内容，在中考数学试卷中通常出现在压轴题的位置。

本专题我们所讲的代数法求几何最值是对前面几何法求最值模型的一个补充，那首先我们弄明白什么

是几何法？什么是代数法？若题目条件和结论能明显体现几何特征及意义，则考虑利用图形性质来解决，

这就是几何法。若题目条件和结论能明显体现某种函数或代数关系，则可先建立目标函数或方程，再求函

数或代数式的最值，这就是代数法。今天我们重点讲解代数法常见的三类方法：函数法（二次函数或一次

函数）、判别式法或基本不等式法，希望对大家有所帮助！

.........................................................................................................................................................................................1

模型1.函数法求几何最值模型......................................................................................................................1

模型2.基本不等式法求几何最值模型..........................................................................................................3

模型3.判别式法求几何最值模型..................................................................................................................5

...................................................................................................................................................7

模型1.函数法求几何最值模型

在实际的解题中，如果求的是一条线段的最值或是几条线段和（或差）的最值，那么首选是尝试套用

常见的基本的几何模型，若未能够直接套用几何模型，那么可以先分析题目中和动点有关的数量关系，特

别是一些变化过程中的不变量，通过数量关系的转化，将其化归为常见的基本的几何模型（如将军饮马模

型，胡不归模型，阿氏圆模型等），从而解决问题。若不能用几何模型求解，则可以寻找其中隐藏的函数

关系，然后构建函数模型解决最值问题。

建立函数模型求最值一般需要以下几个步骤：（1）选择自变量，确定自变量的取值范围；（2）求得

函数解析式；（3）在自变量取值范围内利用配方或函数图象的最高点（或最低点），二次函数需结合顶点

公式，求得函数的最大值（或最小值），一次函数则考虑增减性和自变量的范围。

3

例1．（2024·陕西西安·校考一模）如图，在四边形ABCD中，ABADAC，ABC120，ADC150，

4

BCCD6，则BD的最小值是．

例2．（2023·广东茂名·三模）如图，已知O的弦CD4，A为O上一动点（点A与点C、D不重合），

连接AO并延长交CD于点E，交O于点B，P为CD上一点，当APB120时，则APBP的最大值为（）

A．4B．6C．8D．12

例3．（2024·安徽合肥·一模）如图，P是线段AB上一动点，四边形APEF和四边形PBGH是位于直线AB

同侧的两个正方形，点C，D分别是GH,EF的中点，若AB4，则下列结论错误的是（）

A．DPC为定值B．当AP1时，CD的值为22

C．PCD周长的最小值为232D．PCD面积的最大值为2

例4．（23-24九年级上·四川成都·期末）如图，ABC中，A45，ABC60，AB13，点D是

边AB上任意一点，以CD为边在AD的右侧作等边△DCE，则△BDE面积的最大值为．

例5．（23-24八年级下·四川成都·期中）如图，在边长为6的等边ABC中，点D在边AB上，且AD＝2，

长度为1的线段PQ在边AC上运动，则线段DP的最小值为，△四边形DPQB面积的最大值为．

模型2.基本不等式法求几何最值模型

有时候设取变量后，代数式并不太容易转化为二次函数，特别是含有分式与整式的混合代数式求最值显得

特别麻烦，针对这种情况我们引入两个重要不等式：

1）a2b22ab（当a=b时，取等号）；2）ab2ab（其中a、b为正数，当a=b时，取等号）；

1）a2b22ab（当a=b时，取等号）；2）ab2ab（其中a、b为正数，当a=b时，取等号）；

证明：1）作差法：∵a2+b2-2ab=(a-b)2≥0，a2b22ab，当且仅当“a＝b”时，等号成立．

2）作差法：

∵ab2ab(a)2(b)22ab(ab)20，∴ab2ab，当且仅当“a＝b”时，等号成立．

例1．（2017·四川绵阳·中考真题）将形状、大小完全相同的两个等腰三角形如图所示放置，点D在AB边

上，DEF绕点D旋转，腰DF和底边DE分别交CAB的两腰CA，CB于M，N两点，若CA=5，AB=6，

△△

12

AB=1：3，则MD+的最小值为．

MADN

例2．（2024·浙江·模拟预测）如图，点P是O上的一个动点，AB是O的直径，且AB8，则PAB面

积的最大值是，PAB周长的最大值是．

例3．（2023·四川成都·一模）如图，在矩形ABCD中，AB3，BC4，点P为边CD上一动点，连接AP

交对角线BD于点E，过点E作EFAP，EF交BC于点F，连接AF交BD于点G，在点P的运动过程中，

△AEG面积的最小值为．

例4．（2023·广东东莞·校考模拟预测）如图所示，AB是半圆的直径，D是AB上一动点，CDAB，CD

交半圆于点E，CT是半圆的切线，T是切点．C点、T点都是不动点．

(1)求证:BE2CT2BC2；(2)连接AE，则D点在哪个位置时，线段AE与线段EB之和最大？

模型3.判别式法求几何最值模型

判别式法求几何最值的步骤：

首先主要引入两个变量：其中一个变量用x表示，另一个变量为所求量（一般为长度、比值的最值）用其

他字母表示，常用y或其他字母表示即可；再根据题设条件建立关于x的一元二次方程；最后用Δ≥0来探求

y的最大值与最小值。

注意：运用判别式法求最值时，必须同时求得变量的范围，因为方程有解，Δ≥0所指的是在变量能取的范

围内方程有解，这一点应切记。

BE

例1．（2024·四川成都·二模）如图，在正方形ABCD，点E，F在射线BC上，EAF45，则最大值

EF

是．

例2．（2023·湖北武汉·模拟预测）已知四边形ABCD为矩形，AD2AB8，E，F，G分别是AB，BC，AD

AE1

上的点，且GEF45，若=，则EFG面积的最小值为；

BE3

例3．（24-25九年级上·辽宁鞍山·阶段练习）某数学兴趣小组的同学在学完一元二次方程后，发现配方法

可以求二次三项式的最值：他们对最值问题产生了浓厚兴趣，决定进行深入的研究．下面是该学习小组收

集的素材，汇总如下．请根据素材帮助他完成相应任务：

关于最值问题的探究

素“主元法”是指在有多个字母的代数式或方程中，选取其中一个字母为主元（未知数），将其它字母看

材成是常数，这样可以把一些陌生的代数式或方程转化为我们熟悉的代数式或方程．例如：当a0时，

1方程ax22a10可以看作关于x的一元二次方程．但若把a看成“主元”，x看作常数，则原方程可

化为：(x22)a10．这就是一个关于a的一元一次方程了．

素对于一个关于x的二次三项式ax2bxc(a0)，除了可以利用配方法求该多项式的最值外，还有其

材他的方法，比如：令ax2bxcy(a0)．然后移项可得：ax2bx(cy)0再利用根的判别式

2b24ac0来确定y的取值范围，这一方法称为判别式法．

问题解决

任

务感受新知：用判别式法求2x25x3的最小值；

1

探索新知：若实数x、y满足x22x4y5．求x2y的最大值．对于这一问题，该小组的同学有大

任

致的思路，请你帮助他们完成具体计算：首先令x2yk，则4y2x2k，将4y2x2k代入原式

务

得________．若将新得到的等式看作关于字母x的一元二次方程，利用判别式可得x2y的最大值为

2

__________；

任

应用新知：如图，在平行四边形ABCD中，C60，BD39．记AB=a，BCb，当3ab最

务

大时，求此时b的值．

3

1．（2024·江苏南京·一模）小丽在半径为100m的圆形广场内（包含边界）散步，从圆周上的点A处出发，

沿直线行走到点B处，然后直角拐弯，沿直线行走到圆周上的点C处时停止行走，则小丽行走的路程ABBC

的最大值为（）

200200

A．50503mB．2mC．2002mD．1205m

33

2.（24-25九年级上·湖北武汉·阶段练习）如图，VABC中，ABAC，点P为VABC内一点，APB135，

BAC90．若APBP6，且AP的长度不小于4，则PC长度的最小值为（）

A．6B．26C．42D．33

3．（2024·安徽·模拟预测）在Rt△ABC中，C90，A30，BC3，P是边AC上一点，PC3，

M，N是AB上两个动点，且MN1，则PM22PN2的最小值为（）

3729

A．9B．C．D．10

43

4．（23-24九年级上·山东淄博·期末）如图，ABC是等边三角形，AB83，E是AC的中点，D是直线

BC上一动点，线段ED绕点E逆时针旋转90，得到线段EF，当点D运动时，则AF的最小值为（）

A．43B．234C．8D．236

5．（2024·江苏盐城·三模）VABC中，BAC120，ABAC6，则BC的最小值等于（）

A．3B．23C．33D．43

6.（2023·浙江湖州·统考一模）如图，已知在平面直角坐标系xOy中，点M的横坐标为3，以M为圆心，5

为半径作M，与y轴交于点A和点B，点P是AC上的一动点，Q是弦AB上的一个动点，延长PQ交M

于点E，运动过程中，始终保持AQPAPB，当APQB的结果最大时，PE长为（）

73621821

A．B．43C．D．

255

7．（23-24九年级上·湖南长沙·阶段练习）如图，在正方形ABCD中，点E、F分别是BC、DC边上的两点，

且EAF45,AE、AF分别交BD于M、N．对于下列结论：①ABN∽MDA；②AMAEANAF；③

S△AMN1

；④当AB1时，△AEF面积的最小值为21．其中正确的是（）

S△AEF2

A．①②B．②③C．①②③D．①②③④

8．（23-24九年级上·湖北武汉·期末）如图，点D为等边ABC的边BC上的一个动点，BC6，过点D作

DEAC于点E，DFBC交边AB于点F，当过D，E，F三点的圆面积最小时，则CE．

9．（23-24九年级上·江苏·课后作业）二次函数f（x）的图象开口向上，D为顶点，与x轴交于A，B两点，

f(x)

与y轴交于点C，若三角形ABC外接圆与y轴相切，且∠DAC＝150°，则x≠0时，的最小值是．

|x|

10．（23-24九年级下·江苏连云港·期中）平面直角坐标系中，点A坐标为3,4，点C的坐标为x,0且

2x3，点B是直线x2上的动点，且BCAC，连接AB．设AB与y轴正半轴的夹角是α，则tan

的最大值是．

11．（23-24八年级下·浙江宁波·阶段练习）某学习小组的同学在学完一元二次方程后，发现配方法不仅可

以解一元二次方程，还可以用来求二次三项式的最值；他们对最值问题产生了浓厚兴趣，决定进行深入的

研究．下面是该学习小组收集的素材，汇总如下，请根据素材帮助他完成相应任务：

关于最值问题的探究

“主元法”是指在有多个字母的代数式或方程中，选取其中一个字母为主元（未知数），将其它字母

素材1

看成是常数，这样可以把一些陌生的代数式或方程

转化为我们熟悉的代数式或方程．例如：当a0时，方程ax22a10可以看作关于x的一元二

2

次方程．但若把a看成“主元”，x看作常数，则B方程可化为：x2a10，这就是一个关于a

的一元一次方程了

对于一个关于x的二次三项式ax2bxca0，除了可以利用配方法求该多项式的最值外，还有

素材2其他的方法，比如：令ax2bxcya0，然后移项可得：ax2bxcy0，再利用根的

判别式来确定y的取值范围，这一方法称为判别式法．

问题解决

任务1感受新知：用判别式法求3x27x4的最小值．

2y

任务2探索新知：若实数x、y满足x3y26，求的最大值．对于这一问题，该小组的同学有大

x

y

致的思路，请你帮助他们完成具体计算：首先令k，将ykx代入原式得___将新得到的等式看

x

y

作关于字母___的一元二次方程，利用判别式可得的最大值为___．

x

应用新知：如图，在三角形ABC中，C60，AB39，记BCa，ACb，当3ab最大时，

求此时b的值．

任务3

12．（2023·陕西西安·三模）问题提出:（1）如图①，O的半径为8，弦AB83，则点O到AB的距离

是____．

问题探究（2）如图②，O的半径为5，点A、B、C都在O上，AB8，求ABC面积的最大值．

问题解决（3）如图③，是一圆形景观区示意图，O的直径为80m，等腰直角三角形ABP的边AB是O的

弦，直角顶点P在O内，延长AP交O于点C，延长BP交O于点D，连接CD、AD、BC．现准备在ABP

和△CDP区域内种植草坪，在△ADP和BCP区域内种植花卉．记ABP和△CDP的面积和为S1，△ADP和

BCP的面积和为S2．①求种植草坪的区域面积S1．②求种植花卉的区域面积S2的最大值．

13．（2024·福建福州·一模）阅读材料，用配方法求最值．

222

已知a,b为非负实数，ab2abab2abab0，ab2ab，当且仅当

4

“ab”时，等号成立.示例：当x0时，求yx1的最小值；

x

444

解：yx12x15，当x，即x2时，y的最小值为5．

xxx

36

(1)若m＞0，求m最小值；(2)如图，已知P为双曲线yx0上任意一点，过点P作PBx轴，

mx

PAy轴且C0,4，D6,0，求四边形ABCD的面积的最小值，并求此时A,B的坐标．

14．（2024·北京·模拟预测）有一些代数问题，我们也可以通过几何方法进行求解，例如下面的问题：

ab

已知：ab0，求证：ab．

2

经过思考，小明给出了几何方法的证明，如图：

①在直线l上依次取ABa,BCb；②以AC为直径作半圆，圆心为O；

③过B点作直线l的垂线，与半圆交于点D，连接OD．

请回答：（1）连接AD、CD，由作图的过程判断，ADC90，其依据是；

（2）根据作图过程，线段BD＝，OD＝（用a、b的代数式表示）；

（3）由BDAC，可知BDOD，由此即证明了这个不等式．

15．（24-25八年级·北京西城·期中）阅读材料：面积是几何图形中的重要度量之一，在几何证明中具有广

泛应用．出入相补原理是中国古代数学中一条用于推证几何图形面积的基本原理，它包含以下基本内容：

一个几何图形，可以切割成任意多块任何形状的小图形，总面积保持不变，总面积等于所有分割成的小图

形的面积之和．基于以上原理，回答问题：

(1)把边长为8的正方形按图1方式分割，分割之后_______（填“能”或“不能”）把图形重新拼成图2中长为

13，宽为5的长方形；(2)如图3，a，b，c分别表示直角三角形的三边，比较大小：a2＋b2________c2；

（a＋b）2________2ab；(3)观察图4，写出（ac＋bd）2与（a2＋b2）（c2＋d2）的大小关系：______．

16．（23-24九年级上·福建泉州·期末）若点P在四边形ABCD内部，且点P到四边形的一条边的两个端点

距离相等时，称点P为该边的“等距点”．例如：如图1，点P在四边形ABC