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2024年中考数学考前冲刺复习专题02求最值中的几何模型(含答案)
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这是一份2024年中考数学考前冲刺复习专题02求最值中的几何模型(含答案),共47页。试卷主要包含了浙江)等内容,欢迎下载使用。
题型解读
模型01 将军饮马模型
将军饮马模型在考试中主要考查转化与化归等的数学思想,该题型综合考查学生的理解和数形结合能力具有一定的难度,也是学生感觉有难度的题型.在解决几何最值问题主要依据是:①将军饮马作对称点;②两点之间,线段最短; ③垂线段最短,涉及的基本知识点还有:利用轴对称变换化归到“三角形两边之和大于第三边”、“三角形两边之差小于第三边”等;希望通过本专题的讲解让大家对这类问题有比较清晰的认识.
模型02 建桥选址模型
建桥选址模型,即沿一个方向平移的定长线段两端到两个定点距离和最小,解题时需要理清楚是否含有定长平移线段,且利用平移求出最短路径位置.求解长度时若有特殊角,通常采用构造直角三角形利用勾股定理求解的方法.该题型主要考查了在最短路径问题中的应用,涉及到的主要知识点有矩形的性质、平行四边形的性质、等腰直角三角形的性质、勾股定理,解题的关键在于如何利用轴对称找到最短路径.
模型03 胡不归模型
胡不归PA+k·PB”型的最值问题:当k等于1时,即为“PA+PB”之和最短问题,可用我们常见的“将军饮马”问题模型来处理,即可以转化为轴对称问题来处理.当k不等于1时,若再以常规的轴对称思想来解决问题,则无法进行,因此必须转换思路.此类问题的处理通常以动点P所在图象的不同来分类,一般分为两类研究.即点P在直线上运动和点P在圆上运动.其中点P在直线上运动的类型通常为“胡不归”问题.
模型构建
模型01 将军饮马模型
考|向|预|测
将军饮马模型问题该题型主要以选择、填空形式出现,综合性大题中的其中一问,难度系数较大,在各类考试中都以中高档题为主.本题考查的是轴对称--最短路线问题、勾股定理、等边三角形的判定和性质、含30°角的直角三角形的性质、垂线段最短,解这类问题的关键是将所给问题抽象或转化为数学模型,把两条线段的和转化为一条线段,属于中考选择或填空题中的压轴题.
答|题|技|巧
(1)点A.B在直线m两侧
两点连线,线段最短
例1.(2023·四川)
1.如图,等边三角形的边上的高为6,是边上的中线,M是线段上的-一个动点,E是中点,则的最小值为 .
(2)点A.B在直线同侧
例2.(2022·安徽)
2.如图,在锐角△ABC中,AB=6,∠ABC=60°,∠ABC的平分线交AC于点D,点P,Q分别是BD,AB上的动点,则AP+PQ的最小值为( )
A.6B.6C.3D.3
模型02 建桥选址模型
考|向|预|测
建桥选址模型该题型也主要以选择、填空的形式出现,一般较为靠后,有一定难度,该题型主要考查轴对称---最短路径问题、勾股定理、三角形及平行四边形的判定与性质,要利用“两点之间线段最短”等,但许多实际问题没这么简单,需要我们将一些线段进行转化,即用与它相等的线段替代,从而转化成两点之间线段最短的问题.目前,往往利用对称性、平行四边形的相关知识进行转化.
答|题|技|巧
(1)两个点都在直线外侧:
辅助线:连接AB交直线m、n于点P、Q,则PA+PQ+QB的最小值为AB.
例1.(2022·湖北)
3.如图,在中,,,,以为边向左作等边,点为中点,连接,点分别为上的动点.求的最小值为 .
(2)一个点在内侧,一个点在外侧:
辅助线:过点B作关于定直线n的对称点B’,连接AB’交直线m、n于点P、Q,则PA+PQ+QB的最小值为AB’.
例2.(2023·山东)
4.如图,在中,,,,直线是中边的垂直平分线,是直线上的一动点,则的周长的最小值为 .
(3)如图3,两个点都在内侧:
辅助线:过点A.B作关于定直线m、n的对称点A’ 、B’ ,连接A’B’ 交直线m、n于点P、Q,则PA+PQ+QA的最小值为A’B’.
例3.(2023.浙江)
5.如图所示,,,,.点分别是上的动点,则的最小值是 .
模型03 胡不归模型
考|向|预|测
胡不归模型可看作将军饮马衍生,主要考查转化与化归等的数学思想,近年在中考数学和各地的模拟考中常以压轴题的形式考查,学生不易把握.本专题就最值模型中的胡不归问题进行梳理及对应试题分析,方便掌握.在解决胡不归问题主要依据是:点到线的距离垂线段最短.
答|题|技|巧
例1.(2023·江苏)
6.如图,中,,,,P为边上一动点,则的最小值等于 .
强化训练
(2023·江苏扬州)
7.如图所示,军官从军营C出发先到河边(河流用表示)饮马,再去同侧的D地开会,应该怎样走才能使路程最短?你能解决这个著名的“将军饮马”问题吗?下列给出了四个图形,你认为符合要求的图形是( )
A.B.C.D.
(2023.浙江)
8.如图,等边的边长为4,是边上的中线,是边上的动点,是边上一点,若,当取得最小值时,则 .
(2022·安徽)
9.如图,在平面直角坐标系中,∠AOB=30°,P(5,0),在OB上找一点M,在OA上找一点N,使△PMN周长最小,则此时△PMN的周长为 .
(2023·广东)
10.如图,在中,是的平分线,若点P、Q分别是和上的动点,则的最小值是 .
(2023·江苏)
11.如图,高速公路的同一侧有A,B两城镇,它们到高速公路所在直线的距离分别为,,.要在高速公路上C,D之间建一个出口P,使A,B两城镇到P的距离之和最小,则这个最短距离为 .
(2023·浙江)
12.已知点P是内一点,且它到三角形的三个顶点距离之和最小,则P点叫的费马点(Fermat pint).已经证明:在三个内角均小于的中,当时,P就是的费马点.若点P是腰长为的等腰直角三角形的费马点,则( )
A.B.C.6D.
(2023·浙江)
13.如图,平行四边形中,,,,P为边CD上的一动点,则的最小值等于( )
A.B.C.D.
(2023·四川)
14.如图,在中,,若D是边上的动点,则的最小值是( )
A.6B.8C.10D.12
(2023·湖南)
15.某班级在探究“将军饮马问题”时抽象出数学模型:
直线同旁有两个定点A.B,在直线上存在点,使得的值最小.解法:如图1,作A点关于直线的对称点,连接,则与直线的交点即为,且的最小值为.
请利用上述模型解决下列问题:
(1)几何应用:如图2,中,,,是的中点,是边上的一动点,则的最小值为 ;
(2)几何拓展:如图3,中,,,若在、上各取一点、使的值最小,画出图形,求最小值并简要说明理由.
(2023·陕西)
16.在学习对称的知识点时,我们认识了如下图所示的“将军饮马”模型求最短距离.
问题提出:
(1)如图1所示,已知A,B是直线l同旁的两个定点.在直线l上确定一点P,并连接与,使的值最小.
问题探究:
(2)如图2所示,正方形的边长为2,E为的中点,P是上一动点.连接和,则的最小值是___________;
问题解决:
(3)某地有一如图3所示的三角形空地,已知,P是内一点,连接后测得米,现当地政府欲在三角形空地中修一个三角形花坛,点分别是边上的任意一点(不与各边顶点重合),求周长的最小值.
通关试练
(2023·山东)
17.如图,已知点,,,,为直线上一动点,则的对角线的最小值是( )
A.B.4C.5D.
(2023·上虞市)
18.如图,点P是∠AOB内任意一点,OP=6cm,点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点,若△PMN周长的最小值是6 cm,则∠AOB的度数是( )
A.15B.30C.45D.60
(2023·山东)
19.如图,矩形的边,E为上一点,且,F为边上的一个动点,连接,若以为边向右侧作等腰直角三角形,连接,则的最小值为( )
A.B.C.3D.
(2023·四川)
20.如图,点M是菱形ABCD的边BC的中点,P为对角线BD上的动点,若AB=2,∠A=120°,则PM+PC的最小值为( )
A.2B.C.D.1
(2023·湖北)
21.如图,将△ABC沿AD折叠使得顶点C恰好落在AB边上的点M处,D在BC上,点P在线段AD上移动,若AC=6,CD=3,BD=7,则△PMB周长的最小值为 .
(2023·北京)
22.如图,是内一定点,点,分别在边,上运动,若,,则的周长的最小值为 .
(2023·广东)
23.如图,菱形ABCD的边长为6,∠B=120°.点P是对角线AC上一点(不与端点A重合),则AP+PD的最小值为 .
(2023·广东)
24.如图,在中,,,.,分别是边,上的动点,且,则的最小值为 .
(2023·内蒙古)
25.如图,已知菱形ABCD的边长为8,点M是对角线AC上的一动点,且∠ABC=120°,则MA+MB+MD的最小值是 .
(2023·浙江)
26.如图,河的两岸有,两个水文观测点,为方便联络,要在河上修一座木桥(河的两岸互相平行,垂直于河岸),现测得,两点到河岸的距离分别是5米,4米,河宽3米,且,两点之间的水平距离为12米,则的最小值是 米.
(2023·广东)
27.如图所示,已知O为坐标原点,矩形(点A与坐标原点重合)的顶点D.B分别在x轴、y轴上,且点C的坐标为,连接,将沿直线翻折至,交于点E.
(1)求点坐标.
(2)试在x轴上找点P,使的长度最短,请求出这个最短距离.
(2023·吉林)
28.数学兴趣活动课上,小致将等腰的底边与直线重合.
(1)如图(1),在中,,点在边所在的直线上移动,根据“直线外一点到直线上所有点的连线中垂线段最短”,小致发现的最小值是____________.
(2)为进一步运用该结论,在(1)的条件下,小致发现,当最短时,如图(2),在中,作平分交于点点分别是边上的动点,连结小致尝试探索的最小值,小致在上截取使得连结易证,从而将转化为转化到(1)的情况,则的最小值为 ;
(3)解决问题:如图(3),在中,,点是边上的动点,连结将线段绕点顺时针旋转,得到线段连结,求线段的最小值.
(2023·河南)
29.唐朝诗人李颀的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河.”诗中隐含着一个有趣的数学问题——将军饮马问题:
如图1所示,诗中将军在观望烽火之后从山脚下的A点出发,走到河旁边的P点饮马后再到B点宿营.请问怎样走才能使总的路程最短?
作法如下:如图1,从出发向河岸引垂线,垂足为,在的延长线上,取关于河岸的对称点,连接,与河岸线相交于,则点就是饮马的地方,将军只要从A出发,沿直线走到,饮马之后,再由沿直线走到,所走的路程就是最短的.
(1)观察发现
如图2,在等腰梯形中,,点、是底边与的中点,连接,在线段上找一点,使最短.
作点关于的对称点,恰好与点重合,连接交于一点,则这点就是所求的点,故的最小值为_______.
(2)实践运用
如图3,已知的直径,点A在圆上,且的度数为,点是弧的中点,点在直径上运动,求的最小值.
(3)拓展迁移
如图,已知抛物线的对称轴为,且抛物线经过两点,与轴交于另一点.
①求这条抛物线所对应的函数关系式;
②在抛物线的对称轴直线上找到一点,使周长最小,请求出此时点的坐标与周长最小值.
第一步:
观察所求为横向还是纵向的线段长度(定长),将线段按照长度方向平移
第二步:
同侧做对称点变异侧,异侧直接连线
第三步:
结合两点之间,线段最短;垂线段最短;三角形两边之和大于第三边等常考知识点
第四步:
利用数学的转化思想,将复杂模型变成基本模型
第一步:
观察点或图形的变化规律,根据图形的变化规律求出已知关键点的坐标;
第二步:
分析变化规律得到一般的规律看是否具有周期性(如点变的循环规律或点运动的循环规律,点的横、纵坐标的变化规律等)
第三步:
周期性的求最小周期看余数,不是周期性的可以罗列求解几组以便发现规律,根据最后的变化次数或者运动时间登,确定要求的点与哪个点重合或在同一象限,或与哪个关键点的横纵坐标相等;
第四步:
利用有理数的运算解题
第一步:
构造与kPB相等的线段,将“PA+kPB”型问题转化为“PA+PC”型;
第二步:
借助三角函数,构造锐角α,将另一个系数也化为1;
第三步:
利用“垂线段最短”原理构造最短距离;
第四步:
数形结合解题
参考答案
1.6
【分析】连接BE交AD于M,则BE就是EM+CM的最小值,通过等腰三角形的“三线合一”,可得BE=AD即可得出结论.
【详解】解:连接BE,与AD交于点M.
∵AB=AC,AD是BC边上的中线,
∴B.C关于AD对称,则EM+CM=EM+BM,
则BE就是EM+CM的最小值.
∵E是等边△ABC的边AC的中点,AD是中线
∴BE=AD=6,
∴EM+CM的最小值为6,
故答案为:6.
【点拨】此题主要考查了等腰三角形的性质—“三线合一”、等边三角形的性质和轴对称等知识的综合应用,解题关键是找到M点的位置.
2.D
【分析】在BC上取E,使BE=BQ,这样AP+PQ转化为AP+PE即可得出答案.
【详解】解:如图,在BC上取E,使BE=BQ,连接PE,过A作AH⊥BC于H,
∵BD是∠ABC的平分线,
∴∠ABD=∠CBD,
∵BP=BP,BE=BQ,
∴△BPQ≌△BPE(SAS),
∴PE=PQ,
∴AP+PQ的最小即是AP+PE最小,
当AP+PE=AH时最小,
在Rt△ABH中,
AB=6,∠ABC=60°,
∴AH=AB•cs60°=,
∴AP+PQ的最小为,
故选:D.
【点拨】本题考查两条线段和的最小值,解题的关键是作辅助线把PQ转化到BD的另一侧.
3.4
【分析】本题考查直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半,等边三角形的性质,直角三角形的性质,垂直平分线的性质.根据题意,连接,先证,,故,由两点之间线段最短可知,当点共线时,取得最小值.
【详解】解:如图,连接,
∵在中,,点为中点,
∴
∵
∴
∴是等边三角形
是等边三角形
,
垂直平分
同理可得:垂直平分
由两点之间线段最短可知,当点共线时,取得最小值,
故的最小值为4.
故答案为:4.
4.10
【分析】本题主要考查了线段垂直平分线的性质,熟练掌握线段垂直平分线的性质是解题关键.连接,先根据线段垂直平分线的性质可得,从而可得的周长为,再根据两点之间线段最短可得的最小值为,由此即可得.
【详解】解:如图,连接,
∵直线是中边的垂直平分线,
∴,
∵,
∴的周长为,
由两点之间线段最短可知,当点共线时,取最小值,最小值为,
∴的最小值为,
即的周长的最小值为10,
故答案为:10.
5.
【分析】本题考查轴对称的性质,勾股定理,含的直角三角形的性质.作点关于的对称点,则,作点关于的对称点,则,则,当四点共线时,最小,具体见详解.
【详解】解:如图,作点关于的对称点,则,
作点关于的对称点,则,
∴
当四点共线时,最小,
连接,
∵
则,
∴
∵,
过作垂直的延长线交于点,
∴
在中,,根据角所对的直角边是斜边的一半可知,
则,
∴
即的最小值为.
故答案为:.
6.
【分析】过点P作PE⊥AD,交AD的延长线于点E,由锐角三角函数可得,即,则当点B,点P,点E三点共线且BE⊥AD时,PB+PE有最小值,即最小值为BE,再利用解直角三角形,即可求得.
【详解】解:如图,过点P作PE⊥AD,交AD的延长线于点E,
∵,
∴∠EDP=∠DAB=45°,
∴,
∴,
∴,
∴当点B,点P,点E三点共线且BE⊥AD时,PB+PE有最小值,即最小值为BE,
∵,
∴,
故答案为:.
【点拨】本题考查了平行四边形的性质,垂线段最短,解直角三角形等知识,解题的关键是学会用转化的思想思考问题.
7.D
【分析】本题考查轴对称求最短距离,熟练掌握轴对称求最短距离的方法是解题的关键.由选项D中图可知:作点关于直线的对称点,连接交于点,由对称性可知,,,据此判断即可.
【详解】解:由选项D中图可知:
作点关于直线的对称点,连接交于点,
由对称性可知,,
,
当、、三点共线时,的距离最短,
故选:D
8.
【分析】过E作,交于,连接交于,连接,推出为中点,求出和关于对称,根据等边三角形性质求出,即可求出答案.
【详解】解:过E作,交于,
,,
,
,
,
是边上的中线,是等边三角形,
,
,
,
,
和关于对称,
连接交于,连接,
则此时的值最小,
∵是等边三角形,
,,
,
.
故答案为:.
【点拨】本题考查了轴对称最短路线问题,等边三角形的性质,等腰三角形的性质,平行线分线段成比例定理等知识点的应用.正确掌握相关性质内容是解题的关键.
9.5
【分析】作点P关于OB的对称点C,作P点关于AO的对称点D,连接CD交OA于N,交OB于M,连接MP,NP,OC,OD,当C.M、N、D点共线时,△PMN的周长最小,由题意可知△OCD是等边三角形,则CD=5即为所求.
【详解】作点P关于OB的对称点C,作P点关于AO的对称点D,连接CD交OA于N,交OB于M,连接MP,NP,OC,OD,
∴CM=MP,NP=DN,
∴PM+PN+MN=CM+MN+DN≥CD,
∴当C.M、N、D点共线时,△PMN的周长最小,
∵∠BOA=30°,OP=OC=OB,
∴∠COD=60°,
∴△OCD是等边三角形,
∴CD=OP,
∵P(5,0),
∴OP=5,
∴CD=5,
∴△PMN的周长最小值为5,
故答案为:5.
【点拨】本题考查了图形的对称、等边三角形的判定与性质、两点间线段最短等知识,作点P分别关于OA.OB的对称点是关键,把求三角形周长的最小值转化为两点间线段的长度.
10.####7.2
【分析】过点D作于点E,过点E作于点Q,交于点P,连接,先根据角平分线的性质得到,进而根据证明,再根据证明,然后根据证明,最后根据三角形的面积公式计算即可.
【详解】解:过点D作于点E,过点E作于点Q,交于点P,连接,此时取最小值,如图所示.
在中,.
∵是的平分线,,
∴,
在和中,
,
∴,
∴.
在和中,
,
∴,
∴,
延长,交于F,
在和中,
,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴.
∴的最小值是,
故答案为.
【点拨】本题考查了角平分线的性质,全等三角形的判定和性质,三角形的面积公式,熟练掌握全等三角形的判定和性质是解题的关键.
11.
【分析】本题主要考查了应用与设计作图,两点之间线段最短、勾股定理等知识,解题的关键是学会利用对称解决最短问题.
根据题意画出图形,再利用轴对称求最短路径的方法得出P点位置,进而结合勾股定理得出即可.
【详解】解:如图所示:作A点关于直线的对称点,再连接,交直线于点P,
则此时最小,过点B作交延长线于点E,
∵,,.
∴,,
∴,,
在中,
,
则的最小值为.
故答案为:.
12.B
【分析】此题主要考查了解直角三角形.过点D作于点M,过E.F分别作,则,点P就是费马点,,,求出,即可求解.
【详解】解:如图,过点D作于点M,过E.F分别作,则,点P就是费马点,,,
等腰直角三角形中, ,
∴,
∵,
∴,
在中,,
∴,
∴,
∴,
∴.
故选B.
13.A
【分析】延长,过点B作交于点P,根据平行四边形的性质得出,结合勾股定理可得,,最后根据即可求解.
【详解】解:延长,过点B作交于点P,
∵四边形为平行四边形,
∴,
∴,
∵,
∴,
则,则,
同理可得:,
∴,
∴当点E.P、B在同一条直线上时,的值最小,
∵,
∴.
故选:A.
【点拨】本题主要考查了平行四边形的性质,等腰三角形的性质,勾股定理,解题的关键是掌握平行四边形对边互相平行,以及垂线段最短.
14.D
【分析】过点C作射线,使,再过动点D作,垂足为点F,连接,在中,当A,D,F在同一直线上,即时,的值最小,最小值等于垂线段的长.
【详解】解:过点C作射线,使,再过动点D作,垂足为点F,连接,如图所示:
在中,,
∴,
∵
=,
∴当A,D,F在同一直线上,即时,的值最小,最小值等于垂线段的长,
此时,,
∴是等边三角形,
∴,
在中,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴的最小值为12,
故选:D.
【点拨】本题考查垂线段最短、勾股定理等知识,解题的关键是学会添加辅助线,构造胡不归模型,学会用转化的思想思考问题,属于中考选择或填空题中的压轴题.
15.(1)
(2),图和理由见解析
【分析】(1)作点A关于的对称点,连接交于P,此时的值最小.连接,先根据勾股定理求出的长,再判断出,根据勾股定理即可得出结论;
(2)作点C关于直线的对称点,作于N,交于M,连接,根据等边三角形的性质解答.
【详解】(1)解:如图2所示,作点A关于的对称点,连接交于P,此时的值最小.连接,
由勾股定理得, ,
∵是的中点,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴的最小值.
故答案为:;
(2)解:如图3,作点C关于直线的对称点,作于N,交于M,连接,
则,,
∴为等边三角形,
∴,
∴,
∴的最小值为.
【点拨】本题考查的是轴对称——最短路线问题、勾股定理、等边三角形的判定和性质、含30°角的直角三角形的性质、垂线段最短,解这类问题的关键是将所给问题转化为数学模型,把两条线段的和转化为一条线段.
16.(1)见解析
(2)
(3)
【分析】(1)作点关于的对称点,连接得到交点即为所求,
(2)利用正方形的性质,得到,从而得到答案,
(3)利用等腰三角形的性质,作两次轴对称,得出结论.
【详解】(1)解:如图所示,当P点在如图所示的位置时,的值最小;
(2)解:如下图所示,
∵四边形是正方形,
∴垂直平分,
∴,
由题意易得:,
当D.P、E共线时,在中,根据勾股定理得,.
(3)解:如下图所示,分别作点P关于,的对称点,连接,交,于点,连接,此时周长的最小值等于.
由轴对称性质可得,,
∴,
在中,
即周长的最小值等于.
【点拨】本题考查了轴对称图形的性质,两点之间线段最短,其中准确作出点关于对称轴对称的对称点是解题的关键.
17.A
【分析】连接,设交于点,根据平行四边形的性质得出点,进而根据点到直线的距离,垂线段最短,可知当时,取得最小值,勾股定理即可求解.
【详解】解:连接,设交于点,如图所示,
∵四边形是平行四边形,
∴,,
∵,
∴,
∴当取得最小值时,取得最小值,
∴当时,取得最小值,
∵,,
∴,,
∴是等腰直角三角形,
∴此时是直角三角形,且是斜边,
∵,
∴,
∴的对角线的最小值是,
故选:A.
【点拨】本题考查了坐标与图形,平行四边形的性质,勾股定理,点到直线的距离,垂线段最短,熟练掌握平行四边形的性质是解题的关键.
18.B
【分析】分别作点P关于OA.OB的对称点C.D,连接CD,分别交OA.OB于点M、N,连接、PN、MN,由对称的性质得出PM=DM,OP=OC,∠COA=∠POA;PN=DN,OP=OD,∠DOB=∠POB,得出∠AOB=∠COD,证出△OCD是等边三角形,得出∠COD=60°,即可得出结果.
【详解】分别作点P关于OA.OB的对称点C.D,连接CD,
分别交OA.OB于点M、N,连接、PN、MN,如图所示:
∵点P关于OA的对称点为D,关于OB的对称点为C,
∴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=∠COD,
∵△PMN周长的最小值是6cm,
∴PM+PN+MN=6,
∴DM+CN+MN=6,
即CD=6=OP,
∴OC=OD=CD,
即△OCD是等边三角形,
∴∠COD=60°,
∴∠AOB=30°,
故选:B.
【点拨】此题考查轴对称的性质,最短路线问题,等边三角形的判定与性质,熟练掌握轴对称的性质,证明三角形是等边三角形是解题的关键.
19.B
【分析】过点G作GH⊥AB于H,过点G作MN∥AB,由“AAS”可证△GEH≌△EFA,可得GH=AE=1,可得点G在平行AB且到AB距离为1的直线MN上运动,则当F与D重合时,CG有最小值,即可求解.
【详解】解:如图,过点G作GH⊥AB于H,过点G作MN∥AB,
∵四边形ABCD是矩形,AB=,BC=3,
∴∠B=90°,CD=,AD=3,
∵AE=1,
∴BE=,
∵∠GHE=∠A=∠GEF=90°,
∴∠GEH+∠EGH=90°,∠GEH+∠FEA=90°,
∴∠EGH=∠FEA,
又∵GE=EF,
∴△GEH≌△EFA(AAS),
∴GH=AE=1,
∴点G在平行AB且到AB距离为1的直线MN上运动,
∴当F与D重合时,CG有最小值,此时AF=EH=3,
∴CG的最小值=,
故选B.
【点拨】本题考查了矩形的性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理,确定点G的运动轨迹是本题的关键.
20.B
【分析】连接AM、AC,AM交BD于P,此时PM+PC最小,连接CP,由菱形的性质可知C和A关于BD对称,AP=CP,由条件易证△ABC是等边三角形,根据三线合一可知AM⊥BC,再根据勾股定理可求AM的值,即可求解.
【详解】解:连接AM、AC,AM交BD于P,
此时PM+PC最小,连接CP,
∵四边形ABCD是菱形,
∴OA=OC,AC⊥BD,
∴C和A关于BD对称,
∴AP=PC,
∵∠A=120°,
∴∠ABC=60°,
∴△ABC是等边三角形,
∴AC=AB=2,
∵M是BC的中点,
∴AM⊥BC,
∴∠BAM=30°,
∴BM=1,
∴AM=,
∴PM+PC=AM=.
故选B.
【点拨】本题考查了将军饮马类型的求最小值问题,涉及菱形的性质、等边三角形的判定与性质、勾股定理等知识,解题的关键是准确找到P的位置.
21.18
【分析】首先明确要使得△PMB周长最小,即使得PM+PB最小,再根据翻折的性质可知PM=PC,从而可得满足PC+PB最小即可,根据两点之间线段最短确定BC即为最小值,从而求解即可.
【详解】解:由翻折的性质可知,AM=AC,PM=PC,
∴M点为AB上一个固定点,则BM长度固定,
∵△PMB周长=PM+PB+BM,
∴要使得△PMB周长最小,即使得PM+PB最小,
∵PM=PC,
∴满足PC+PB最小即可,
显然,当P、B.C三点共线时,满足PC+PB最小,如图所示,
此时,P点与D点重合,PC+PB=BC,
∴△PMB周长最小值即为BC+BM,
此时,作DS⊥AB于S点,DT⊥AC延长线于T点,AQ⊥BC延长线于Q点,
由题意,AD为∠BAC的角平分线,
∴DS=DT,
∵,,
∴,
即:,
∴,
解得:AB=14,
∵AM=AC=6,
∴BM=14-6=8,
∴△PMB周长最小值为BC+BM=3+7+8=18,
故答案为:18.
【点拨】本题考查翻折的性质,以及最短路径问题等,掌握翻折的基本性质,利用角平分线的性质进行推理求解,理解并熟练运用两点之间线段最短是解题关键.
22.3
【分析】如图,作P关于OA,OB的对称点C,D.连接OC,OD.则当M,N是CD与OA,OB的交点时,△PMN的周长最短,最短的值是CD的长.根据对称的性质可以证得:△COD是等边三角形,据此即可求解.
【详解】如图,作P关于OA,OB的对称点C,D.连接OC,OD.则当M,N是CD与OA,OB的交点时,△PMN的周长最短,最短的值是CD的长.
∵点P关于OA的对称点为C,
∴PM=CM,OP=OC,∠COA=∠POA;
∵点P关于OB的对称点为D,
∴PN=DN,OP=OD,∠DOB=∠POB,
∴OC=OD=OP=3,∠COD=∠COA+∠POA+∠POB+∠DOB=2∠POA+2∠POB=2∠AOB=60°,
∴△COD是等边三角形,
∴CD=OC=OD=3.
∴△PMN的周长的最小值=PM+MN+PN=CM+MN+DN≥CD=3.
【点拨】此题主要考查轴对称--最短路线问题,综合运用了等边三角形的知识.正确作出图形,理解△PMN周长最小的条件是解题的关键.
23.3
【分析】过点P作PE⊥AB于点E,过点D作DF⊥AB于点F,根据四边形ABCD是菱形,且∠B=120°,∠DAC=∠CAB=30°,可得PE=AP,当点D,P,E三点共线且DE⊥AB时,PE+DP的值最小,最小值为DF的长,根据勾股定理即可求解.
【详解】解:如图,过点P作PE⊥AB于点E,过点D作DF⊥AB于点F,
∵四边形ABCD是菱形,且∠B=120°,
∴∠DAC=∠CAB=30°,
∴PE=AP;
∵∠DAF=60°,
∴∠ADF=30°,
∴AF=AD=×6=3;
∴DF=3;
∵AP+PD=PE+PD,
∴当点D,P,E三点共线且DE⊥AB时,
PE+DP的值最小,最小值为DF的长,
∴AP+PD的最小值为3.
故答案为:3.
【点拨】本题考查了菱形的性质,结合直角三角形、等边三角形的判定与性质知识点,准确判断最小值的判定.
24.
【分析】作,连接,过B点作的延长线与G点.根据相似三角形的性质可得,因此,根据两点之间线段最短可知当B.E.F三点共线时,,此时的值最小,为BF.再证四边形是矩形,由矩形的性质可知,,在
中根据勾股定理可求出的长,即可知的最小值.
【详解】
如图,作,连接,过B点作的延长线与G点,
,且,
,
,
.
,
∴当B.E.F三点共线时,,此时的值最小,为.
,
.
又,,
∴四边形是矩形,
,,
,
.
故答案为:
【点拨】本题主要考查了相似三角形的性质,矩形的判定和性质,勾股定理,熟练掌握以上知识,构造相似三角形是解题的关键.
25.
【分析】过点D作DE⊥AB于点E,连接BD,根据垂线段最短,此时DE最短,即MA+MB+MD最小,根据菱形性质和等边三角形的性质即可求出DE的长,进而可得结论.
【详解】解:如图,过点D作DE⊥AB于点E,连接BD,
∵菱形ABCD中,∠ABC=120°,∠MAE=30°,
∴∠DAB=60°,AD=AB=DC=BC,MD=MB,
∴△ADB是等边三角形,
∵∠MAE=30°,
∴AM=2ME,
∵MD=MB,
∴MA+MB+MD=2ME+2DM=2DE,
根据垂线段最短,此时DE最短,即MA+MB+MD最小,
∵菱形ABCD的边长为8,
∴DE=,
∴2DE=8.
∴MA+MB+MD的最小值是8.
故答案为:8.
【点拨】本题考查了菱形的性质,等边三角形的判定与性质,解决本题的关键是掌握菱形的性质,等边三角形的判定与性质.
26.18
【分析】作垂直于河岸,使等于河宽,连接,与靠近A的河岸相交于M,作垂直于另一条河岸,则且,于是为平行四边形,故;根据“两点之间线段最短”,最短,即最短,也就是最短,据此求解即可.
【详解】作垂直于河岸,使等于河宽,连接,与靠近A的河岸相交于M,作垂直于另一条河岸, 过点A作交的延长线于点C,
则且,于是为平行四边形,
故,
当时,最小,也就是最短,
∵(米),(米),(米)
∴在中,(米),
∴的最小值为:(米)
故答案为:18 .
【点拨】本题考查了轴对称---最短路径问题、勾股定理、平行四边形的判定与性质,要利用“两点之间线段最短”,但许多实际问题没这么简单,需要我们将一些线段进行转化,即用与它相等的线段替代,从而转化成两点之间线段最短的问题.目前,往往利用对称性、平行四边形的相关知识进行转化.
27.(1);
(2)的长度的最短距离为.
【分析】(1)由点坐标,求得矩形的边长,连接,与交于点,过作于点,由三角形的面积公式求得,设,由勾股定理列出的方程求得,再求得,便可得点的坐标;
(2)作点关于轴的对称点,连接,与轴交于点,则的值最小,根据两点距离公式求出便可.
【详解】(1)点的坐标为,
,,
连接,与交于点,过作于点,
由折叠知,,,,
,
,
,
设,则,
,
即,
解得,,即,
,
;
(2)作点关于轴的对称点,连接,与轴交于点,则的值最小,
,
,
故的长度的最短距离为.
【点拨】本题主要考查了矩形的性质,折叠的性质,勾股定理,两点之间线段最短,第(1)题关键在于构造直角三角形,利用勾股定理列出方程,第(2)题关键在于确定点的位置.
28.(1)2;(2);(3)3.
【分析】(1)根据等腰三角形的性质求解即可;
(2)根据小致的思路,把将转化为即P,E,N三点共线且时的值最小;
(3)在上取一点,使得,连接,.由,推出,易知时,的值最小,求出的最小值即可解决问题.
【详解】(1)如图,过点A作,此时AP的值最小.
∵,
,
,
故答案为:2.
(2)根据小致的思路作出图形,可知当时的值最小,如图:
∵,,
∴,
∵,
∴,
故答案为:.
(3)如图3中,在上取一点,使得,连接,.
,,
,
,
,
,,
,
,
时,的值最小,最小值为3,
的最小值为3.
【点拨】本题属于几何变换综合题,考查了等腰三角形的性质,垂线段最短,全等三角形的判定和性质等知识,解题的关键是学会用转化的思想思考问题,属于中考压轴题.
29.(1)
(2)的最小值为
(3)①;②点M的坐标为;周长的最小值为
【分析】(1)过点A作于点M,作于点N,求出,,,证明四边形为平行四边形,得出,根据勾股定理求出,即可得出答案;
(2)取点A关于的对称点,连接、、、、,与交于点,当点P在点时,最小,且最小值为,证明,根据,利用勾股定理求出即可;
(3)①先利用对称性求出点B的坐标,再用待定系数法求出抛物线解析式即可;
②连接交直线于一点,该点即为点M,连接,,根据勾股定理求出周长的最小值为;求出直线的解析式为,把代入求出点M的坐标即可.
【详解】(1)解:过点A作于点M,作于点N,如图所示:
则,
∵四边形为等腰梯形,
∴,,
∴,,
∴,
,
,
∵,,
∴四边形为平行四边形,
∴,
∴,
∴,
即的最小值为.
故答案为:.
(2)解:取点A关于的对称点,连接、、、、,与交于点,当点P在点时,最小,且最小值为,如图所示:
∵A关于的对称点,为直径,
∴点在上,
∵,
∴,
∵点A关于的对称点,
∴,
∵点是弧的中点,
∴,
∴,
∴,
∵直径,
∴,
∴,
即的最小值为.
(3)解:①∵抛物线的对称轴为,且抛物线经过,
∴抛物线与x轴的另外一个交点B的坐标为:,
∴抛物线的解析式为:,
把代入得:,
解得:,
∴抛物线的解析式为:.
②连接交直线于一点,该点即为点M,连接,,如图所示:
∵点A.B关于直线对称,
∴,
∴,
∵两点之间线段最短,
∴最小,即最小,
∵为定值,
∴此时的周长最小,
∵,,
∴周长的最小值为;
设直线的解析式为,把,代入得:
,
解得:,
∴直线的解析式为,
把代入得:,
∴点M的坐标为.
【点拨】本题主要考查了将军饮马问题,二次函数的应用,矩形的判定和性质,勾股定理,等腰梯形的性质,圆周角定理,轴对称的性质,求出二次函数解析式,求一次函数解析,解题的关键是理解题意,数形结合,作出相应的辅助线.
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