$C_{2}$,…在$x$轴上.$A_{1}$点的坐标是(0,1),则点$B_{10}$的坐标是(

A.(1024,511)
B.(1024,512)
C.(1023,511)
D.(1023,512)
D
)A.(1024,511)
B.(1024,512)
C.(1023,511)
D.(1023,512)
答案
解:当$x=0$时,$y=x+1=1$,$\therefore A_1(0,1)$,$\because A_1B_1C_1O$是正方形,$\therefore B_1(1,1)$,当$x=1$时,$y=x+1=2$,$\therefore$点$A_2$的坐标(1,2),$\because A_2B_2C_2C_1$是正方形,$\therefore B_2(3,2)$,同理可得$B_3(7,4)$,$B_4(15,8)$,$B_5(31,16)$,……,$\therefore B_n$坐标是$(2^n - 1, 2^{n-1})$,$\therefore$点$B_{10}$的坐标是$(2^{10} - 1, 2^9)$即(1023,512)。故选:D。
解析
【分析】
要解决该问题,需按以下思路推导:首先确定过点$A_1$的直线解析式,再结合正方形性质求出前几个$B$点的坐标,归纳坐标的变化规律,最后代入$n=10$计算$B_{10}$的坐标即可。
【解析】
1. 确定直线解析式:已知$A_1(0,1)$,设直线解析式为$y=kx+b$,代入$A_1(0,1)$得$b=1$;结合图形,当$x=1$时,直线上对应点的$y=2$,代入得$2=k×1+1$,解得$k=1$,故直线解析式为$y=x+1$。
2. 推导前几个$B$点的坐标:
$A_1B_1C_1O$是正方形,边长为$1$,因此$B_1(1,1)$;
$A_2$在直线$y=x+1$上,当$x=1$时$y=2$,正方形$A_2B_2C_2C_1$边长为$2$,故$B_2(3,2)$;
同理可得$B_3(7,4)$,$B_4(15,8)$……
3. 归纳$B_n$的坐标规律:观察坐标可知,$B_n$的横坐标为$2^n -1$,纵坐标为$2^{n-1}$,即$B_n(2^n -1,2^{n-1})$。
4. 计算$B_{10}$的坐标:当$n=10$时,横坐标为$2^{10}-1=1023$,纵坐标为$2^9=512$,故$B_{10}(1023,512)$。
【答案】
D
【知识点】
一次函数应用、正方形性质、规律探究
【点评】
本题是结合一次函数与正方形性质的规律探究题,需通过计算前几个点的坐标归纳通用规律,考查学生的观察归纳能力,属于中等难度题型。
【难度系数】
0.5
要解决该问题,需按以下思路推导:首先确定过点$A_1$的直线解析式,再结合正方形性质求出前几个$B$点的坐标,归纳坐标的变化规律,最后代入$n=10$计算$B_{10}$的坐标即可。
【解析】
1. 确定直线解析式:已知$A_1(0,1)$,设直线解析式为$y=kx+b$,代入$A_1(0,1)$得$b=1$;结合图形,当$x=1$时,直线上对应点的$y=2$,代入得$2=k×1+1$,解得$k=1$,故直线解析式为$y=x+1$。
2. 推导前几个$B$点的坐标:
$A_1B_1C_1O$是正方形,边长为$1$,因此$B_1(1,1)$;
$A_2$在直线$y=x+1$上,当$x=1$时$y=2$,正方形$A_2B_2C_2C_1$边长为$2$,故$B_2(3,2)$;
同理可得$B_3(7,4)$,$B_4(15,8)$……
3. 归纳$B_n$的坐标规律:观察坐标可知,$B_n$的横坐标为$2^n -1$,纵坐标为$2^{n-1}$,即$B_n(2^n -1,2^{n-1})$。
4. 计算$B_{10}$的坐标:当$n=10$时,横坐标为$2^{10}-1=1023$,纵坐标为$2^9=512$,故$B_{10}(1023,512)$。
【答案】
D
【知识点】
一次函数应用、正方形性质、规律探究
【点评】
本题是结合一次函数与正方形性质的规律探究题,需通过计算前几个点的坐标归纳通用规律,考查学生的观察归纳能力,属于中等难度题型。
【难度系数】
0.5
10. 在平面直角坐标系中,直线$y=kx - 2$与函数$y=|x - 2|+|x - 3|$的图象有且只有两个公共点,则$k$的取值范围是(
A.$1<k≤ \dfrac{3}{2}$
B.$1<k≤ 2$
C.$1<k<2$
D.$2≤ k<3$
C
)A.$1<k≤ \dfrac{3}{2}$
B.$1<k≤ 2$
C.$1<k<2$
D.$2≤ k<3$
答案
解:函数$y=|x - 2|+|x - 3|$的图象如图所示,当直线$y=kx - 2$经过点(3,1)时,直线$y=kx - 2$与函数$y=|x - 2|+|x - 3|$的图象有且只有1个公共点,此时$3k - 2=1$,解得$k=1$;当直线$y=kx - 2$与函数$y=2x - 5$平行时,直线$y=kx - 2$与函数$y=|x - 2|+|x - 3|$的图象有且只有1个公共点,此时$k=2$;观察图象可知,直线$y=kx - 2$与函数$y=|x - 2|+|x - 3|$的图象有且只有两个公共点,则$k$的取值范围是$1<k<2$。故选:C。
解析
【分析】首先将绝对值函数$y=|x-2|+|x-3|$分区间化简为分段函数,画出其图像;直线$y=kx-2$恒过定点$(0,-2)$,接下来分析直线与分段函数各段的交点数量,确定仅两个公共点时$k$的取值范围。
【解析】先化简绝对值函数:
当$x<2$时,$y=-(x-2)-(x-3)=-2x+5$;
当$2≤x≤3$时,$y=(x-2)-(x-3)=1$;
当$x>3$时,$y=(x-2)+(x-3)=2x-5$。
直线$y=kx-2$恒过定点$(0,-2)$。
1. 当直线过点$(3,1)$时,代入得$3k-2=1$,解得$k=1$,此时直线与函数仅1个公共点;
2. 当直线与$y=2x-5$($x>3$段)平行时,斜率相等,得$k=2$,此时直线与该段无交点,仅1个公共点;
观察图像可知,当$1<k<2$时,直线与分段函数的中间段和某一侧段各有1个交点,共2个公共点,符合题意。
【答案】C
【知识点】一次函数图像、绝对值函数、函数交点问题
【点评】本题通过分段化简绝对值函数,结合直线过定点的性质,利用数形结合思想分析交点情况,关键是确定斜率的临界值,属于典型的数形结合题型。
【难度系数】0.5
【解析】先化简绝对值函数:
当$x<2$时,$y=-(x-2)-(x-3)=-2x+5$;
当$2≤x≤3$时,$y=(x-2)-(x-3)=1$;
当$x>3$时,$y=(x-2)+(x-3)=2x-5$。
直线$y=kx-2$恒过定点$(0,-2)$。
1. 当直线过点$(3,1)$时,代入得$3k-2=1$,解得$k=1$,此时直线与函数仅1个公共点;
2. 当直线与$y=2x-5$($x>3$段)平行时,斜率相等,得$k=2$,此时直线与该段无交点,仅1个公共点;
观察图像可知,当$1<k<2$时,直线与分段函数的中间段和某一侧段各有1个交点,共2个公共点,符合题意。
【答案】C
【知识点】一次函数图像、绝对值函数、函数交点问题
【点评】本题通过分段化简绝对值函数,结合直线过定点的性质,利用数形结合思想分析交点情况,关键是确定斜率的临界值,属于典型的数形结合题型。
【难度系数】0.5
二、填空题(本题共6小题,每小题3分,共18分)下列各题不需要写出解答过程,请将结果直接填写在答题卷指定位置。
答案
答案略
解析
【分析】本题为填空题的题型说明类题目,明确要求各题无需写出解答过程,仅需将结果填写在答题卷指定位置,无需额外解题步骤。
【解析】题目仅给出填空题的题型及作答要求,未提供具体题目内容,按要求无需写出解答过程,仅需遵循规则作答。
【答案】答案略
【知识点】填空题题型要求
【点评】本题为题型规则说明,无具体考查题目,作答时只需遵循题目给出的作答要求即可。
【难度系数】0.0
【解析】题目仅给出填空题的题型及作答要求,未提供具体题目内容,按要求无需写出解答过程,仅需遵循规则作答。
【答案】答案略
【知识点】填空题题型要求
【点评】本题为题型规则说明,无具体考查题目,作答时只需遵循题目给出的作答要求即可。
【难度系数】0.0
11. 化简$\sqrt{45}$的结果为$\underline{\hspace{8cm}}$.
答案
解:原式$=3\sqrt{5}$,故答案为:$3\sqrt{5}$。
解析
【分析】化简二次根式时,需将被开方数分解为含有能开得尽方的因数的形式,再利用二次根式的性质$\sqrt{ab}=\sqrt{a}·\sqrt{b}$($a≥0$,$b≥0$)进行计算。对于$\sqrt{45}$,先把45分解为$9×5$,其中9是$3^2$,属于能开得尽方的因数,据此逐步化简即可得到结果。
【解析】$\sqrt{45}=\sqrt{9×5}=\sqrt{9}×\sqrt{5}=3\sqrt{5}$
【答案】$3\sqrt{5}$
【知识点】二次根式的化简
【点评】本题是二次根式化简的基础题型,主要考查二次根式的基本性质,属于初中数学的基础考点,只要掌握二次根式化简的方法就能正确解答。
【难度系数】0.8
【解析】$\sqrt{45}=\sqrt{9×5}=\sqrt{9}×\sqrt{5}=3\sqrt{5}$
【答案】$3\sqrt{5}$
【知识点】二次根式的化简
【点评】本题是二次根式化简的基础题型,主要考查二次根式的基本性质,属于初中数学的基础考点,只要掌握二次根式化简的方法就能正确解答。
【难度系数】0.8
12. 已知一次函数$y=(3 - m)x+3$,如果函数值$y$随$x$增大而增大,那么$m$的取值范围是
m<3
.答案
解:$\because$一次函数$y=(3 - m)x+3$,函数值$y$随$x$增大而增大,$\therefore 3 - m>0$,$\therefore m<3$。故答案为:$m<3$。
解析
【分析】
要解决这个问题,需利用一次函数的增减性规律:对于一次函数$y=kx+b$($k≠0$),当一次项系数$k>0$时,函数值$y$随$x$的增大而增大;当$k<0$时,$y$随$x$的增大而减小。题目中函数值$y$随$x$增大而增大,因此只需让该一次函数的一次项系数大于0,解对应的不等式即可得到$m$的取值范围。
【解析】
已知一次函数$y=(3 - m)x+3$,函数值$y$随$x$增大而增大,根据一次函数增减性可知,一次项系数需满足$3 - m>0$,解此不等式:
移项得:$-m > -3$,
两边同时乘以$-1$(不等号方向改变),得:$m < 3$。
【答案】
$m<3$
【知识点】
一次函数的增减性,解一元一次不等式
【点评】
本题考查一次函数的基础性质,属于基础题型,核心是掌握一次函数增减性与一次项系数的关系,解题思路清晰,难度较低。
【难度系数】
0.8
要解决这个问题,需利用一次函数的增减性规律:对于一次函数$y=kx+b$($k≠0$),当一次项系数$k>0$时,函数值$y$随$x$的增大而增大;当$k<0$时,$y$随$x$的增大而减小。题目中函数值$y$随$x$增大而增大,因此只需让该一次函数的一次项系数大于0,解对应的不等式即可得到$m$的取值范围。
【解析】
已知一次函数$y=(3 - m)x+3$,函数值$y$随$x$增大而增大,根据一次函数增减性可知,一次项系数需满足$3 - m>0$,解此不等式:
移项得:$-m > -3$,
两边同时乘以$-1$(不等号方向改变),得:$m < 3$。
【答案】
$m<3$
【知识点】
一次函数的增减性,解一元一次不等式
【点评】
本题考查一次函数的基础性质,属于基础题型,核心是掌握一次函数增减性与一次项系数的关系,解题思路清晰,难度较低。
【难度系数】
0.8
13. 小明参加学校举办的“学宪法讲宪法”主题演讲比赛,他的演讲稿、语言表达、形象风度得分分别为90分、80分、60分,若依次按照30%,50%,20%的百分比确定最终成绩,那么她的最终成绩是
79
分。答案
解:她的最终成绩是$90×30\%+80×50\%+60×20\%=79$(分),故答案为:79。
解析
【分析】
这道题考查加权平均数的实际应用,解题思路是:由于演讲稿、语言表达、形象风度三项得分的权重不同,不能直接求算术平均数,需用各项得分分别乘以对应的权重百分比,再将结果相加,即可得到最终成绩。
【解析】
根据加权平均数的计算方法,最终成绩为各项得分乘以对应权重之和,列式计算:
$90×30\% + 80×50\% + 60×20\%$
$= 27 + 40 + 12$
$= 79$(分)
【答案】
79
【知识点】
加权平均数
【点评】
本题是加权平均数在实际场景中的基础应用,计算步骤明确,难度较低,主要考查学生对加权平均数公式的基本运用能力。
【难度系数】
0.9
这道题考查加权平均数的实际应用,解题思路是:由于演讲稿、语言表达、形象风度三项得分的权重不同,不能直接求算术平均数,需用各项得分分别乘以对应的权重百分比,再将结果相加,即可得到最终成绩。
【解析】
根据加权平均数的计算方法,最终成绩为各项得分乘以对应权重之和,列式计算:
$90×30\% + 80×50\% + 60×20\%$
$= 27 + 40 + 12$
$= 79$(分)
【答案】
79
【知识点】
加权平均数
【点评】
本题是加权平均数在实际场景中的基础应用,计算步骤明确,难度较低,主要考查学生对加权平均数公式的基本运用能力。
【难度系数】
0.9
14. 已知菱形的边长是5cm,一条对角线长为8cm,则菱形的面积为 ______ cm².
答案
解:如图:在菱形$ABCD$中,$AB=5cm$,$BD=8cm$,$\because$对角线互相垂直平分,$\therefore ∠AOB=90°$,$BO=4cm$,在$RT△AOB$中,$AO=\sqrt{5^2 - 4^2}=3cm$,$\therefore AC=2AO=6cm$。$\therefore S_{菱形}=\frac{1}{2}×8×6=24$($cm^2$),故答案为:24。
解析
【分析】
要计算菱形的面积,需利用菱形“对角线互相垂直平分”的核心性质,结合勾股定理求出未知对角线长度,再代入菱形面积公式(对角线乘积的一半)求解。具体思路:1. 已知菱形边长和一条对角线,根据对角线互相垂直平分,可构造直角三角形;2. 用勾股定理求出未知对角线的一半长度,进而得到未知对角线总长;3. 代入面积公式计算结果。
【解析】
解:设菱形为ABCD,已知边长AB=5cm,一条对角线BD=8cm。
∵菱形的对角线互相垂直平分,
∴对角线交点O为BD中点,BO=BD/2=4cm,且∠AOB=90°。
在Rt△AOB中,由勾股定理得:AO=√(AB² - BO²)=√(5² - 4²)=3cm。
∴另一条对角线AC=2AO=6cm。
根据菱形面积公式:S=1/2×对角线1×对角线2,代入得S=1/2×8×6=24cm²。
【答案】
24
【知识点】
菱形的性质、菱形面积计算、勾股定理
【点评】
本题是菱形相关计算的基础题型,核心考查菱形对角线的性质及面积公式,需掌握“对角线互相垂直平分”的性质,结合勾股定理即可快速求解,属于学生易掌握的常规题。
【难度系数】
0.7
要计算菱形的面积,需利用菱形“对角线互相垂直平分”的核心性质,结合勾股定理求出未知对角线长度,再代入菱形面积公式(对角线乘积的一半)求解。具体思路:1. 已知菱形边长和一条对角线,根据对角线互相垂直平分,可构造直角三角形;2. 用勾股定理求出未知对角线的一半长度,进而得到未知对角线总长;3. 代入面积公式计算结果。
【解析】
解:设菱形为ABCD,已知边长AB=5cm,一条对角线BD=8cm。
∵菱形的对角线互相垂直平分,
∴对角线交点O为BD中点,BO=BD/2=4cm,且∠AOB=90°。
在Rt△AOB中,由勾股定理得:AO=√(AB² - BO²)=√(5² - 4²)=3cm。
∴另一条对角线AC=2AO=6cm。
根据菱形面积公式:S=1/2×对角线1×对角线2,代入得S=1/2×8×6=24cm²。
【答案】
24
【知识点】
菱形的性质、菱形面积计算、勾股定理
【点评】
本题是菱形相关计算的基础题型,核心考查菱形对角线的性质及面积公式,需掌握“对角线互相垂直平分”的性质,结合勾股定理即可快速求解,属于学生易掌握的常规题。
【难度系数】
0.7
15. 已知一次函数$y_1=2kx+b$($k$,$b$是常数,$k≠0$),正比例函数$y_2=mx$($m$是常数,$m≠0$),下列四个结论,其中正确的是________(填序号).
①若一次函数的图象与正比例函数的图象平行,则$2k=m$;
②若$kb<0$,则一次函数的图象经过第一、二、四象限;
③将一次函数$y_1=2kx+b$的图象向左平移2个单位长度,则平移后的图象对应的函数解析式为$y=2kx+4k+b$;
④若$b=2-2k$,当$x>1$时,$y_1$总是小于$y_2$,则$m≥2$.
①若一次函数的图象与正比例函数的图象平行,则$2k=m$;
②若$kb<0$,则一次函数的图象经过第一、二、四象限;
③将一次函数$y_1=2kx+b$的图象向左平移2个单位长度,则平移后的图象对应的函数解析式为$y=2kx+4k+b$;
④若$b=2-2k$,当$x>1$时,$y_1$总是小于$y_2$,则$m≥2$.
答案
解:$\because$一次函数的图象与正比例函数的图象平行,$\therefore 2k=m$,故①正确。$\because kb<0$,$\therefore k$,$b$异号,当$k>0$,$b<0$时,一次函数的图象经过第一,三,四象限;当$k<0$,$b>0$时,一次函数的图象经过第一,二,四象限;故②错误。将一次函数图象向左平移2个单位长度得:$y=2k(x+2)+b=2kx+4k+b$,故③正确。若$b=2-2k$,一次函数$y_1=2kx+2-2k=2(x-1)k+2$,$\therefore$一次函数$y_1=2kx+b$图象经过点(1,2),$\because$当$x>1$时,$y_1$总是小于$y_2$,$\therefore$一次函数$y_1=2kx+b$图象经过一、二、三象限,$\therefore \begin{cases}k>0 \\2-2k>0\end{cases}$,解得$0<k<1$,$\therefore 0<2k<2$,$\therefore m≥2$,故④正确。故答案为:①③④。
解析
【分析】
本题需逐一判断四个关于一次函数和正比例函数的结论,核心涉及一次函数平行条件、一次函数图象与系数的关系、函数平移规则、函数值大小比较的应用。判断时需注意:两函数平行则斜率相等;一次函数经过的象限由斜率和截距共同决定,需分类讨论;函数平移遵循“左加右减”;含参数的一次函数过定点,结合单调性分析大小关系。
【解析】
1. 结论①:一次函数与正比例函数图象平行时,斜率相等。一次函数$y_1=2kx+b$的斜率为$2k$,正比例函数$y_2=mx$的斜率为$m$,故$2k=m$,①正确。
2. 结论②:由$kb<0$知$k$与$b$异号,分两种情况:若$k>0$则$b<0$,一次函数过第一、三、四象限;若$k<0$则$b>0$,一次函数过第一、二、四象限。因此一次函数不一定只经过第一、二、四象限,②错误。
3. 结论③:函数图象向左平移2个单位,将原函数中$x$替换为$x+2$,得平移后解析式:$y=2k(x+2)+b=2kx+4k+b$,③正确。
4. 结论④:将$b=2-2k$代入$y_1$得$y_1=2k(x-1)+2$,可知一次函数过定点$(1,2)$。当$x>1$时$y_1<y_2$,结合正比例函数性质,需$k>0$且$m≥2$,最终满足条件,④正确。
综上,正确结论为①③④。
【答案】
①③④
【知识点】
一次函数的性质、函数图象的平移、正比例函数的性质
【点评】
本题综合考查一次函数与正比例函数的核心性质,需对每个结论逐一分析,易错点为象限分类讨论和定点分析,要求学生掌握函数系数与图象的对应关系,具备分类讨论和逻辑推理能力。
【难度系数】
0.5
本题需逐一判断四个关于一次函数和正比例函数的结论,核心涉及一次函数平行条件、一次函数图象与系数的关系、函数平移规则、函数值大小比较的应用。判断时需注意:两函数平行则斜率相等;一次函数经过的象限由斜率和截距共同决定,需分类讨论;函数平移遵循“左加右减”;含参数的一次函数过定点,结合单调性分析大小关系。
【解析】
1. 结论①:一次函数与正比例函数图象平行时,斜率相等。一次函数$y_1=2kx+b$的斜率为$2k$,正比例函数$y_2=mx$的斜率为$m$,故$2k=m$,①正确。
2. 结论②:由$kb<0$知$k$与$b$异号,分两种情况:若$k>0$则$b<0$,一次函数过第一、三、四象限;若$k<0$则$b>0$,一次函数过第一、二、四象限。因此一次函数不一定只经过第一、二、四象限,②错误。
3. 结论③:函数图象向左平移2个单位,将原函数中$x$替换为$x+2$,得平移后解析式:$y=2k(x+2)+b=2kx+4k+b$,③正确。
4. 结论④:将$b=2-2k$代入$y_1$得$y_1=2k(x-1)+2$,可知一次函数过定点$(1,2)$。当$x>1$时$y_1<y_2$,结合正比例函数性质,需$k>0$且$m≥2$,最终满足条件,④正确。
综上,正确结论为①③④。
【答案】
①③④
【知识点】
一次函数的性质、函数图象的平移、正比例函数的性质
【点评】
本题综合考查一次函数与正比例函数的核心性质,需对每个结论逐一分析,易错点为象限分类讨论和定点分析,要求学生掌握函数系数与图象的对应关系,具备分类讨论和逻辑推理能力。
【难度系数】
0.5
16. 如图,在等腰$\mathrm{Rt}△ ABC$中,$∠ ACB=90°$,$AB=2\sqrt{2}$,点$D$在$BC$上,点$E$在$△ ABC$外,$BD=BE$,$∠ DBE=30°$,$F$是$DE$的中点,连接$AF$,$CF$,则$(AF+CF)^2$的最小值是________.

答案
解:在等腰$\mathrm{Rt}△ ABC$中,$∠ ACB=90°$,$AB=2\sqrt{2}$,$AB=\sqrt{2}BC=\sqrt{2}AC=2\sqrt{2}$,$\therefore AC=BC=2$,延长$BE$至$P$,使$BP=BC=2$,连接$AP$,$CP$,作$PH⊥AC$于$H$,$PK⊥BC$于$K$。$\because BD=BE$,$\therefore ∠BDE=∠BED$,$\therefore 180° - ∠BDE=180° - ∠BED$,即$∠CDE=∠PED$,$\because F$是$DE$的中点,$\therefore DF=EF$,$\because BP=BC$,$\therefore CD=PE$,$\therefore △CDF≌△PEF(SSS)$,$\therefore CF=PF$,$\therefore AF+CF=AF+PF≥AP$,$\therefore AF+CF$的最小值为$AP$的长,即$(AF+CF)^2$的最小值为$AP^2$,在$Rt△BPK$中,$\because ∠DBE=30°$,$PK⊥BC$,$PK=\frac{1}{2}BP=1$,$\therefore BK=\sqrt{BP^2 - PK^2}=\sqrt{3}$,$CK=2-\sqrt{3}$,$\because PH⊥AC$,$PK⊥BC$,$\therefore ∠PKC=∠KCH=∠PHC=90°$,$\therefore$四边形$CKPH$是矩形,$CK=PH=2-\sqrt{3}$,$CH=PK=1$,$\therefore AH=3$,$\therefore AP^2=AH^2+PH^2=3^2+(2-\sqrt{3})^2=16-4\sqrt{3}$,$\therefore (AF+CF)^2$的最小值是$16-4\sqrt{3}$。故答案为:$16-4\sqrt{3}$。
解析
【分析】首先根据等腰直角三角形的性质求出AC、BC的长度;利用F是DE中点,通过构造全等三角形将CF转化为PF,将AF+CF转化为AF+PF,依据两点之间线段最短确定AF+CF的最小值为线段AP的长,最后通过构造直角三角形计算AP的平方,从而得到所求最小值。
【解析】在等腰$\mathrm{Rt}△ ABC$中,$∠ ACB=90°$,$AB=2\sqrt{2}$,由等腰直角三角形斜边与直角边的关系得:$AC=BC=\frac{AB}{\sqrt{2}}=\frac{2\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=2$。
延长$BE$至$P$,使$BP=BC=2$,连接$AP$、$CP$。
因为$BD=BE$,所以$BP - BE = BC - BD$,即$PE=CD$。
又因为$F$是$DE$的中点,所以$DF=EF$,且$∠ DFC=∠ EFP$(对顶角相等),故$△ CDF≌△ PEF$(SAS),因此$CF=PF$。
所以$AF + CF = AF + PF$,根据两点之间线段最短,$AF + PF ≥ AP$,当且仅当$A$、$F$、$P$三点共线时,$AF + CF$取得最小值,即最小值为$AP$的长度。
接下来计算$AP^2$:作$PH ⊥ AC$于$H$,$PK ⊥ BC$于$K$。
因为$∠ DBE=30°$,$BP=BC=2$,在$\mathrm{Rt}△ BPK$中,$∠ KBP=30°$,所以$PK=\frac{1}{2}BP=1$,$BK=\sqrt{BP^2 - PK^2}=\sqrt{2^2 -1^2}=\sqrt{3}$,则$CK=BC - BK=2 - \sqrt{3}$。
由于$∠ PKC=∠ KCH=∠ PHC=90°$,四边形$CKPH$是矩形,故$PH=CK=2 - \sqrt{3}$,$CH=PK=1$,因此$AH=AC + CH=2 +1=3$。
在$\mathrm{Rt}△ APH$中,$AP^2=AH^2 + PH^2=3^2 + (2 - \sqrt{3})^2=9 + (4 -4\sqrt{3} +3)=16 -4\sqrt{3}$。
所以$(AF + CF)^2$的最小值为$16 -4\sqrt{3}$。
【答案】$16 -4\sqrt{3}$
【知识点】等腰直角三角形、全等三角形、最短路径问题
【点评】本题通过构造全等三角形转化线段,结合两点之间线段最短的性质求最值,关键在于合理构造辅助线,将分散的线段转化为共线的线段,进而计算最值,体现了转化思想的应用。
【难度系数】0.4
【解析】在等腰$\mathrm{Rt}△ ABC$中,$∠ ACB=90°$,$AB=2\sqrt{2}$,由等腰直角三角形斜边与直角边的关系得:$AC=BC=\frac{AB}{\sqrt{2}}=\frac{2\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=2$。
延长$BE$至$P$,使$BP=BC=2$,连接$AP$、$CP$。
因为$BD=BE$,所以$BP - BE = BC - BD$,即$PE=CD$。
又因为$F$是$DE$的中点,所以$DF=EF$,且$∠ DFC=∠ EFP$(对顶角相等),故$△ CDF≌△ PEF$(SAS),因此$CF=PF$。
所以$AF + CF = AF + PF$,根据两点之间线段最短,$AF + PF ≥ AP$,当且仅当$A$、$F$、$P$三点共线时,$AF + CF$取得最小值,即最小值为$AP$的长度。
接下来计算$AP^2$:作$PH ⊥ AC$于$H$,$PK ⊥ BC$于$K$。
因为$∠ DBE=30°$,$BP=BC=2$,在$\mathrm{Rt}△ BPK$中,$∠ KBP=30°$,所以$PK=\frac{1}{2}BP=1$,$BK=\sqrt{BP^2 - PK^2}=\sqrt{2^2 -1^2}=\sqrt{3}$,则$CK=BC - BK=2 - \sqrt{3}$。
由于$∠ PKC=∠ KCH=∠ PHC=90°$,四边形$CKPH$是矩形,故$PH=CK=2 - \sqrt{3}$,$CH=PK=1$,因此$AH=AC + CH=2 +1=3$。
在$\mathrm{Rt}△ APH$中,$AP^2=AH^2 + PH^2=3^2 + (2 - \sqrt{3})^2=9 + (4 -4\sqrt{3} +3)=16 -4\sqrt{3}$。
所以$(AF + CF)^2$的最小值为$16 -4\sqrt{3}$。
【答案】$16 -4\sqrt{3}$
【知识点】等腰直角三角形、全等三角形、最短路径问题
【点评】本题通过构造全等三角形转化线段,结合两点之间线段最短的性质求最值,关键在于合理构造辅助线,将分散的线段转化为共线的线段,进而计算最值,体现了转化思想的应用。
【难度系数】0.4
三、解答题(共8个小题,共72分)下列各题需要在答题卷指定位置写出文字说明、证明过程、演算步骤或画出图形。
17.(8分)计算:
(1)$(\sqrt{12} + \sqrt{20}) - (\sqrt{3} + 3\sqrt{5})$;
(3)$(\sqrt{48} + \frac{1}{2}\sqrt{6}) ÷ \sqrt{27}$。
17.(8分)计算:
(1)$(\sqrt{12} + \sqrt{20}) - (\sqrt{3} + 3\sqrt{5})$;
(3)$(\sqrt{48} + \frac{1}{2}\sqrt{6}) ÷ \sqrt{27}$。
答案
(1)$\sqrt{3}-\sqrt{5}$;(3)$\frac{4}{3}+\frac{\sqrt{2}}{6}$
解析
本题考查二次根式的混合运算,运算规则为:先将所有二次根式化为最简二次根式,再合并同类二次根式,结合二次根式除法法则$\frac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}}=\sqrt{\frac{a}{b}}(a≥0,b>0)$计算即可。
(1)计算$(\sqrt{12} + \sqrt{20}) - (\sqrt{3} + 3\sqrt{5})$:
① 化简根式:$\sqrt{12}=2\sqrt{3}$,$\sqrt{20}=2\sqrt{5}$
② 去括号代入原式:
原式$=2\sqrt{3} + 2\sqrt{5} - \sqrt{3} - 3\sqrt{5}$
③ 合并同类二次根式:
原式$=(2\sqrt{3}-\sqrt{3})+(2\sqrt{5}-3\sqrt{5})=\sqrt{3}-\sqrt{5}$
(2)计算$(\sqrt{48} + \frac{1}{2}\sqrt{6}) ÷ \sqrt{27}$:
① 化简根式:$\sqrt{48}=4\sqrt{3}$,$\sqrt{27}=3\sqrt{3}$
② 利用除法分配律拆分运算:
原式$=\sqrt{48}÷\sqrt{27} + \frac{1}{2}\sqrt{6}÷\sqrt{27}$
③ 分别计算两项:
第一项:$\sqrt{48}÷\sqrt{27}=\sqrt{\frac{48}{27}}=\sqrt{\frac{16}{9}}=\frac{4}{3}$
第二项:$\frac{1}{2}\sqrt{6}÷\sqrt{27}=\frac{1}{2}×\sqrt{\frac{6}{27}}=\frac{1}{2}×\sqrt{\frac{2}{9}}=\frac{\sqrt{2}}{6}$
④ 合并两项得最终结果:
原式$=\frac{4}{3}+\frac{\sqrt{2}}{6}$
(1)计算$(\sqrt{12} + \sqrt{20}) - (\sqrt{3} + 3\sqrt{5})$:
① 化简根式:$\sqrt{12}=2\sqrt{3}$,$\sqrt{20}=2\sqrt{5}$
② 去括号代入原式:
原式$=2\sqrt{3} + 2\sqrt{5} - \sqrt{3} - 3\sqrt{5}$
③ 合并同类二次根式:
原式$=(2\sqrt{3}-\sqrt{3})+(2\sqrt{5}-3\sqrt{5})=\sqrt{3}-\sqrt{5}$
(2)计算$(\sqrt{48} + \frac{1}{2}\sqrt{6}) ÷ \sqrt{27}$:
① 化简根式:$\sqrt{48}=4\sqrt{3}$,$\sqrt{27}=3\sqrt{3}$
② 利用除法分配律拆分运算:
原式$=\sqrt{48}÷\sqrt{27} + \frac{1}{2}\sqrt{6}÷\sqrt{27}$
③ 分别计算两项:
第一项:$\sqrt{48}÷\sqrt{27}=\sqrt{\frac{48}{27}}=\sqrt{\frac{16}{9}}=\frac{4}{3}$
第二项:$\frac{1}{2}\sqrt{6}÷\sqrt{27}=\frac{1}{2}×\sqrt{\frac{6}{27}}=\frac{1}{2}×\sqrt{\frac{2}{9}}=\frac{\sqrt{2}}{6}$
④ 合并两项得最终结果:
原式$=\frac{4}{3}+\frac{\sqrt{2}}{6}$
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