2021-2022学年度第一学期八年级数学第13章《轴对称》13.4 课题学习 最短路径问题 期末复习练习卷(人教版)
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2021-2022学年度第一学期八年级数学第13章《轴对称》13.4 课题学习 最短路径问题 期末复习练习卷(人教版)
一、单选题
1.如图, ΔABC 中, AB=AC , BC=3 , SΔABC=6 , AD⊥BC 于点 D , EF 是 AB 的垂直平分线,交 AB 于点 E ,交 AC 于点 F ,在 EF 上确定一点 P ,使 PB+PD 最小,则这个最小值为( )
A. 3.5 B. 4 C. 4.5 D. 5
2.如图,等腰三角形ABC的底边BC长为3,面积是18,腰AC的垂直平分线EF分别交AC,AB边于E, F点.若点D为BC边的中点,点M为线段EF上一动点,则△CDM周长的最小值为( )
A. 7.5 B. 8.5 C. 10.5 D. 13.5
3.如图所示,点 P 为 ∠AOB 内一点,分别作出 P 点关于 OB、OA 的对称点 P1,P2 ,连接 P1P2 交 OA 于 M ,交 OB 于 N,P1P2=5 ,则 △PMN 的周长为( )
A. 3cm B. 4cm C. 5cm D. 6cm
4.如图,△ABC的面积为12,AB=AC,BC=4,AC的垂直平分线EF分别交AB,AC边于点E,F,若点D为BC边的中点,点P为线段EF上一动点,则△PCD周长的最小值为( )
A. 6 B. 8 C. 10 D. 12
5.如下图,直线L是一条河,P,Q是两个村庄.欲在L上的某处修建一个水泵站M,向P,Q两地供水,现有如下四种铺设方案,图中实线表示铺设的管道,则所需管道最短的是( ).
A. B.
C. D.
6.如图,∠AOB=20°,点M、N分别是边OA、OB上的定点,点P、Q分别是边OB、OA上的动点,记∠MPQ= α ,∠PQN= β ,当MP+PQ+QN最小时,则 β−α 的值为( )
A. 10° B. 20° C. 40° D. 60°
7.如图所示,在正方形网格中,点A、B、C、D、E、F是网格线交点;直线l经过点A、B、C、D、如果在直线l上存在一点M,使得ME+MF的值最小,则点M在( )
A. 点A B. 点B C. 点C D. 点D
8.如图,四边形ABCD中, ∠C=50° , ∠B=∠D=90° ,E,F分别是BC,DC上的点,当 △AEF 的周长最小时, ∠EAF 的度数为( )
A. 80° B. 70° C. 60° D. 50°
9.已知在 Rt△ACB 中, ∠C=90°,∠ABC=75° , AB=5 .点 E 为边 AC 上的动点,点 F 为边 AB 上的动点,则线段 FE+EB 的最小值是( )
A. 532 B. 52 C. 5 D. 3
10.如图,在等边三角形 ABC 中, D , E 分别是 BC , AC 的中点,点 P 是线段 AD 上的一个动点,当 △PCE 的周长最小时, P 点的位置在( )
A. A 点处 B. D 点处 C. AD 的中点处 D. △ABC 三条高的交点处
二、填空题
11.如图,点P是∠AOB内任意一点,OP=8cm,点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点,若PN+PM+MN的最小值是8cm,则∠AOB的度数是 .
12.如图,∠MON=40°,点P是∠MON中的一个定点,点A、B分别在射线OM、ON移动,当△PAB的周长最小时,则∠APB的度数为
13.如图,∠AOB= α ,点P是∠AOB内的一定点,点M,N分别在OA,OB上移动,当△PMN的周长最小时,∠MPN的度数为 .
14.如图,在等腰三角形ABC中,BC=3cm,△ABC的面积是9cm2 , 腰AB的垂直平分线EF交AC于点F,若点D为BC边上的中点,M为EF上的动点,则BM+DM的最小值为 .
15.如图, AC , BD 在 AB 的同侧, AC=3 , BD=18 , AB=12 ,点 M 为 AB 的中点,连接 CM , DM , CD ,若 ∠CMD=120° ,则 CD 的最大值为 .
三、解答题
16.如图1,在每个小正方形的边长为1的网格中,点A、B、C、D均在格点上.点E为直线CD上的动点,连接BE , 作AF⊥BE于F . 点P为BC边上的动点,连接DP和PF .
(Ⅰ)当点E为CD边的中点时,求△ABF的面积为;
(Ⅱ)当DP+PF最短时,请在图2所示的网格中,用无刻度的直尺画出点P , 并简要说明点P的位置是如何找到的(不要求证明).
17.如图所示, ∠ABC=30°,∠ABC 内有一点 P ,点 P 到点 B 的距离为 10cm, 在 BA、BC 边上各取一点 P1、P2, 使 ΔPP1P2 的周长最小并求出这个最小值.(保留作图痕迹并说明结果)
18.点P、P1关于OA对称,P、P2关于OB对称,P1P2交OA、OB于M、N,若P1P2=8,则△MPN的周长是多少?
19.如图,一个牧童在小河的南2km的A处牧马,而他正位于他的小屋B的西 15 km北3km处,他想把他的马牵到小河边去饮水,然后回家.他要完成这件事情所走的最短路程是多少?
20.作图题:如图,在平面直角坐标系xOy中,A(2,3),B(3,1),C(﹣2,﹣1).
①在图中作出△ABC关于x轴的对称图形△A1B1C1并写出A1 , B1 , C1的坐标;
②在y轴上画出点P,使PA+PB最小.(不写作法,保留作图痕迹)
③求△ABC的面积.
21.如图,∠AOB的内部有一点P,在射线OA,OB边上各取一点P1 , P2 , 使得△PP1P2的周长最小,作出点P1 , P2 , 叙述作图过程(作法),保留作图痕迹.
22.如图,∠AOB=30°,点P是∠AOB内一点,PO=8,在∠AOB的两边分别有点R、Q(均不同于O),求△PQR周长的最小值.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【考点】线段垂直平分线的性质,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:∵AB=AC,BC=3,S△ABC=6,AD⊥BC于点D,
∴AD=4,
∵EF垂直平分AB,
∴点A,B关于直线EF对称,
∴EF与AD的交点P即为所求,
如图,连接PB,此时PA=PB,PB+PD=PA+PD=AD,AD=PB+PD的最小值,
即PB+PD的最小值为4,
故答案为:B.
【分析】根据AB=AC,BC=3,S△ABC=6,AD⊥BC于点D,得出AD的值,由EF垂直平分AB,得出点A,B关于直线EF对称,即可得出PB+PD的最小值。
2.【答案】 D
【考点】三角形的面积,线段垂直平分线的性质,等腰三角形的性质,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:如图,连接AM、AD
∵EF垂直平分线段AC
∴CM=AM
∴CM+MD=AM+MD≥AD
即当A、M、D三点在一直线上且与AD重合时,CM+MD取得最小值,且最小值为线段AD的长
∵△CMD的周长=CM+MD+CD=AM+MD+AD
∴△CMD的周长的最小值为AD+CD
∵D为BC的中点,AB=AC
∴ CD=12BC=1.5 ,AD⊥BC
∴ S△ABC=12×3×AD=18
∴AD=12
∴AD+CD=12+1.5=13.5
即△CDM周长的最小值为13.5
故答案为:D.
【分析】连接AM、AD,由线段垂直平分线的性质可得CM=AM,当A、M、D三点在一直线上且与AD重合时,CM+MD取得最小值,且最小值为线段AD的长;根据等腰三角形三线合一的性质可得 CD=12BC=1.5 ,AD⊥BC,利用△ABC的面积可求出AD的长,从而求出此时△CDM的周长即可.
3.【答案】 C
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:∵ P 点关于 OB、OA 的对称点 P1,P2 ,
∴ PP1、PP2 分别被 OB、OA 垂直平分 ,
∴ P1N=PN , P2M=PM ,
∵ P1P2=5 ,
∴ △PMN 的周长等于 PM+PN+MN=P2M+P1N+MN=P1P2=5 .
故答案为:C.
【分析】根据轴对称的性质可得P1N=PN,P2M=PM,于是△PMN的周长=PM+PN+MN=P1P2可求解.
4.【答案】 B
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:如图,连接AD,
∵△ABC是等腰三角形,点D是BC边的中点,
∴AD⊥BC,
∴S△ABC= 12 BC•AD= 12 ×4×AD=12,
∴AD=6,
∵EF是线段AC的垂直平分线,
∴点C关于直线EF的对称点为A,
∴AD的长为CP+PD的最小值,
∴△CDP的周长最短=(CP+PD)+CD=AD+ 12 BC=6+2=8,
故答案为:B.
【分析】连接AD,由△ABC是等腰三角形,点D是BC边的中点,得出AD⊥BC,再根据三角形的面积公式求出AD的长,再根据EF是线段AC的垂直平分线,得出点C关于直线EF的对称点为A,由此得出AD的长为CP+PD的最小值,即可得出结论。
5.【答案】 D
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:如图,作点P关于直线l的对称点P',连接QP'交直线l于M.
则 PM+MQ=P′M+MQ=P′Q,
根据两点之间,线段最短,可知选项D修建的管道,则所需管道最短.
故答案为:D.
【分析】作点P关于直线l的对称点P',连接QP'交直线l于M.得出PM+MQ=P′M+MQ=P′Q,根据两点之间,线段最短,可知选项D修建的管道,则所需管道最短.
6.【答案】 C
【考点】轴对称的性质,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】如图,作M关于OB的对称点M′,作N关于OA的对称点N′,连接M′N′,交OA于点Q,交OB于点P,则MP+PQ+QN最小,
∵∠MPM′+∠MPQ=180°,∠OPM=∠OPM′,∠OPM+∠OPM′=∠MPM,∠MPQ=α,
∴∠OPM= 12 (180°-α),
∵∠1=∠O+∠OPM,
∴∠1=20°+ 12 (180°-α)=110°- 12 α,
∵∠2=∠3,∠2+∠3+∠MQN=180°,∠PQN=β,
∴∠3= 12 (180°-β),
∴∠MQP=∠3= 12 (180°-β),
在△PMQ中,∠1+∠MPQ+∠MQP=180°,
即110°- 12 α+α+ 12 (180°-β)=180°,
∴β-α=40°,
故答案为:C.
【分析】作M关于OB的对称点M′,作N关于OA的对称点N′,连接M′N′,交OA于点Q,交OB于点P,则MP+PQ+QN最小,得出∠OPM=∠OPM′,∠OPM= 12 (180°-α),根据三角形的外角性质和平角的定义即可得出答案。
7.【答案】 B
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】根据题意,得点F是边长为3的正方形的一个顶点,AD是正方形的对角线,根据正方形的性质,可得点G是点F关于l的对称点,连接EG,交直线AD于点B,
故答案为:B.
【分析】根据直线l经过点A、B、C、D、如果在直线l上存在一点M,使得ME+MF的值最小,计算求解即可。
8.【答案】 A
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:作A关于BC和CD的对称点A′,A″,连接A′A″,交BC于E,交CD于F,则A′A″即为△AEF的周长最小值.作DA延长线AH,
∵∠C=50°,∠B=∠D=90°,
∴∠DAB=360º-∠C -∠B-∠D =360º-50º-90º-90º=130°,
∴∠HAA′=50°,
∴∠AA′E+∠A″=∠HAA′=50°,
∵∠EA′A=∠EAA′,∠FAD=∠A″,
∴∠EAA′+∠A″AF=50°,
∴∠EAF=130°-50°=80°,
故答案为:A.
【分析】根据使△AEF的周长最小,即利用点的对称,使三角形的三边在同一直线上,作出A关于BC和CD的对称点A',A'',即可得出∠AA′E+∠A″=∠HAA′=50°,进而得出∠EAA′+∠A″AF=50°,即可得出答案。
9.【答案】 B
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:作点F关于直线AB的对称点F’ , 连接AF’ , 如下图所示:
由对称性可知,EF=EF’ ,
此时EF+EB= EF’+EB ,
由“点到直线的距离垂线段长度最小”可知,
当BF’⊥AF’时,EF+EB有最小值BF0 , 此时E位于上图中的E0位置,
由对称性知,∠CAF0=∠BAC=90°-75°=15°,
∴∠BAF0=30°,
由直角三角形中,30°所对直角边等于斜边的一半可知,
BF0= 12 AB= 12×5=52 ,
故答案为:B .
【分析】过点F作AC的对称点F' , 延长AF' , BC交于点B' , 当B,E,F'三点共线且AB'垂直时,求出BD的长即可。
10.【答案】 D
【考点】等腰三角形的性质,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:连接BP,
∵△ABC是等边三角形,D是BC的中点,
∴AD是BC的垂直平分线,
∴PB=PC,
当PC+PE的长最小时,即PB+PE最小
则此时点B、P、E在同一直线上,
又∵BE为中线,△ABC是等边三角形
∴点P为△ABC的三条中线的交点,也就是△ABC的三条高的交点.
故答案为:D
【分析】连接BP,根据等边三角形的性质得到AD是BC的垂直平分线,根据三角形的周长公式、两点之间线段最短求解即可。
二、填空题
11.【答案】 30°
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:分别作点P关于OB、OA的对称点C、D , 连接CD ,
分别交OA、OB于点M、N , 连接OC、OD、PM、PN、MN , 如图所示:
∵点P关于OA的对称点为D ,
∴PM=DM , OP=OD , ∠DOA=∠POA;
∵点P关于OB的对称点为C ,
∴PN=CN , OP=OC , ∠COB=∠POB ,
∴OC=OP=OD , ∠AOB= 12 ∠COD ,
∵△PMN周长的最小值是8cm ,
∴PM+PN+MN=8,
∴DM+CN+MN=8,即CD=8=OP ,
∴OC=OD=CD , 即△OCD是等边三角形,
∴∠COD=60°,
∴∠AOB=30°,
故答案为:30°.
【分析】分别作点P关于OB、OA的对称点C、D , 连接CD , 分别交OA、OB于点M、N , 连接OC、OD、PM、PN、MN , 由对称的性质得出PM=DM , OP=OD , ∠DOA=∠POA;PN=CN , OP=OC , ∠COB=∠POB , 得出OC=OP=OD , ∠AOB= 12 ∠COD , 证出△OCD是等边三角形,得出∠COD=60°,即可得出结论。
12.【答案】 100°
【考点】等腰三角形的性质,轴对称的性质,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:如图,分别作点P关于OM、ON的对称点P′、P″,连接OP′、OP″、P′P″,P′P″交OM、ON于点A、B,连接PA、PB,此时△PAB周长的最小值等于P′P″,
由轴对称性质得:OP′=OP″=OP,∠P′OA=∠POA,∠P″OB=∠POB,
∴∠P′OP″=2∠MON=2×40°=80°,
∴∠OP′P″=∠OP″P′=(180°-80°)÷2=50°,
∵∠BPO=∠OP″B=50°,∠APO=∠AP′O=50°,
∴∠APB=∠APO+∠BPO=100°.
【分析】设点P关于OM、ON对称点分别为P′、P″,当点A、B在P′P″上时,△PAB周长为PA+AB+BP=P′P″,此时周长最小,根据轴对称的性质和等腰三角形的性质,得出∠BPO=∠OP″B=50°,∠APO=∠AP′O=50°,即可得出∠APB的度数.
13.【答案】 180°−2α
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:作P关于OB、OA的对称点C、D,连接CD交OB、OA于N、M.
此时 △PNM 周长有最小值;
∵P关于OB、OA的对称点C、D,
∴OB垂直平分PC,OA垂直平分PD,
∴ CN=PN,PM=DM,
∴ ∠CPN=∠C,∠DPM=∠D,
∵ ∠PRN=∠PTM=90° ,
∴ ∠ONM=∠BNC=90−∠C,∠OMN=∠BMD=90°−∠D
∵ ∠ONM+∠OMN+∠AOB=180°
∴ 90−∠C+90°−∠D+∠AOB=180°
∴ ∠C+∠D=∠AOB
∴ ∠CPN+∠DPM=∠AOB=α,
在四边形 OTPR 中,可得: ∠CPD+∠BOA=180° ,
∴ ∠NPM+∠CPN+∠DPM+∠AOB=180° ,
∴ ∠NPM=180°−α−α=180°−2α
故答案为: 180°−2α.
【分析】作P关于OB、OA的对称点C、D,连接CD交OB、OA于N、M,此时△PNM周长有最小值,由轴对称的性质可得CN=PN,PM=DM,由等腰三角形的性质可得∠CPN=∠C,∠DPM=∠D,根据余角的概念可得∠ONM=90°-∠C,∠OMN=90°-∠D,在△OMN中,由内角和定理可得∠C+∠D=∠AOB,则∠CPN+∠DPM=∠AOB=α,由四边形内角和为360°可得∠CPD+∠BOA=180°,据此解答.
14.【答案】 6cm
【考点】三角形的面积,线段垂直平分线的性质,等腰三角形的性质,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:连接AD,
∵△ABC是等腰三角形,点D是BC边的中点,
∴AD⊥BC,
∴S△ABC= 12 BC•AD= 12 ×3×AD=9cm2 ,
解得AD=6cm,
∵EF是线段AB的垂直平分线,
∴点B关于直线EF的对称点为点A,
∴AD的长为BM+MD的最小值,
∴BM+DM的最小值=6(cm).
故答案为:6cm.
【分析】连接AD,由等腰三角形三线合一的性质可得AD⊥BC,由S△ABC= 12 BC•AD=9cm2 , 可求出AD=6,根据轴对称的性质及两点之间线段最短,可得AD的长为BM+MD的最小值,据此即得结论.
15.【答案】 27
【考点】等边三角形的判定与性质,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【解答】解:如图,作点 A 关于 CM 的对称点 A′ ,点 B 关于 DM 的对称点 B′ ,
∵∠CMD=120° ,
∴∠AMC+∠DMB=60° ,
∴∠CMA′+∠DMB′=60° ,
∴∠A′MB′=∠CMD−60°=60° ,
∵点 M 为 AB 的中点,
∴ MA=MB=12AB=6 ,
∴ MA′=MB′ ,
∴△A′MB′ 为等边三角形, MA′=MB′=A′B′ ,
由轴对称的性质可得: CA=CA′ , DB=DB′ ,
∵CD≤CA′+A′B′+B′D=CA+AM+BD =3+6+18=27 ,
∴CD 的最大值为27.
故答案为:27.
【分析】作点A关于CM 的对称点A′,点B关于DM的对称点B′,由平角的概念可得∠AMC+∠DMB=60°,由轴对称的性质可得∠AMC=∠A′MC,∠DMB=∠DMB′,进而求出∠A′MB′=60°,由中点的概念可得MA=MB=6,推出△A′MB′为等边三角形, 得到MA′=MB′=A′B′,根据两点之间,线段最短的性质可知:当点C、A′、B′、D共线时,CD取得最小值,据此求解.
三、解答题
16.【答案】 解:(Ⅰ)根据题意可得,当E为CD中点时,由勾股定理可得AF=BF=2 2
则△ABF的面积为 12 AF·BF=4
(Ⅱ)先取格点G、M、N,分别连接DG、MN交于点D′,取AB的中点H,连接H D′ 交BC于P,点P即为所求.
【考点】三角形的面积,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【分析】(Ⅰ)证明△AFB是等边直角三角形即可解决问题;(Ⅱ) 先取格点G、M、N,分别连接DG、MN交于点D′,取AB的中点H,连接H D′ 交BC于P,点P即为所求.
17.【答案】 解:如图,以BC为对称轴作P的对称点M,
以BA为对称轴作出P的对称点N,
连MN交BA、BC于点P1、P2
∴△PP1P2为所求作三角形
∴ ∠PBP1=∠NBP1 , ∠PBP2=∠MBP2
∵ ∠ABC=30°
∴ ∠MBN=∠MBP+∠NBP=2∠PBP2+∠PBP1 = 2(∠PBP2+∠PBP1)=2∠ABC=60°
又BN=BP=MB=10
∴△BMN是等边三角形
∴ ΔPP1P2 的周长=PP1+P1P2+PP2=NP1+P1P2+MP2=MN=BP=10cm.
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【分析】依据两点之间线段最短,可分别作点P关于AB,AC的对称点,进而可画出所求的图形,再根据 ∠ABC=30° 得到△BMN是等边三角形,再由BP=BN求出△BMN的边长即可求解.
18.【答案】 解:∵点P、P1关于OA对称,P、P2关于OB对称,
∴PM=MP1 , PN=NP2;
∴P1M+MN+NP2=PM+MN+PN=P1P2=8,
∴△PMN的周长为8.
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【分析】利用轴对称解决最短路径问题。
19.【答案】 解:设小河为直线MN,如图,
作出A点关于MN的对称点A′,连接A′B交MN于点P,则A′B就是最短路线.在Rt△A′DB中,由勾股定理得:
A′B= DA'2+DB2 = (3+2+2)2+(15)2 =8(km).
答:他要完成这件事情所走的最短路程是8km.
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【分析】 利用轴对称求最短问题,设小河为直线MN,如图, 作出A点关于MN的对称点A′,连接A′B交MN于点P,则A′B就是最短路线 ,根据勾股定理即可算出A'B的长,从而得出答案。
20.【答案】 解:①如图所示,△A1B1C1即为所求;A1的坐标(2,﹣3),B1的坐标(3,﹣1),C1的坐标(﹣2,1);
②如图所示,点P即为所求;
③S△ABC=S△ABD+S△BCD= 12 ×3×2+ 12 ×3×2=6
①如图所示见解析,A1的坐标(2,﹣3),B1的坐标(3,﹣1),C1的坐标(﹣2,1);②如图所示见解析;③6.
【考点】坐标与图形性质,坐标与图形变化﹣对称,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【分析】①分别找到A、B、C三点的对称点,连线即可。
②作点A关于y轴的对称点A',连接A'B,与y轴的交点即为点P。
③AC与y轴相交于点D,BD将△ABC分割成两个三角形,分别求其面积即可得△ABC的面积。
21.【答案】 解:如图,作点P关于直线OA的对称点E,点P关于直线OB的对称点F,连接EF交OA于P1 , 交OB于P2 , 连接PP1 , PP2 , △PP1P2即为所求.
理由:∵P1P=P1E,P2P=P2F,
∴△PP1P2的周长=PP1+P1P2+PP2=EP1+p1p2+p2F=EF,
根据两点之间线段最短,可知此时△PP1P2的周长最短
【考点】轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【分析】作点P关于直线OA的对称点E,点P关于直线OB的对称点F,连接EF交OA于P1 , 交OB于P2 , 连接PP1 , PP2 , △PP1P2即为所求.
22.【答案】 解:分别作P关于OA、OB的对称点M、N.连接MN交OA、OB交于Q、R,则△PQR符合条件.连接OM、ON, 由轴对称的性质可知,OM=ON=OP=8, ∠MON=∠MOP+∠NOP=2∠AOB=2×30°=60°, 则△MON为等边三角形, ∴MN=8, ∵QP=QM,RN=RP, ∴△PQR周长=MN=8,
【考点】等边三角形的判定与性质,轴对称的性质,轴对称的应用-最短距离问题
【解析】【分析】 分别作P关于OA、OB的对称点M、N.连接MN交OA、OB交于Q、R,则△PQR符合条件.连接OM、ON, 由轴对称的性质可知, OM=ON=OP=8, 再证明△MON是等边三角形,就可得出MN=8,然后证明△PQR周长=MN 。
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