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重难点 03 几何模型求最值(将军饮马模型、建桥选址
模型、胡不归模型)
题型解读|模型构建|真题强化训练|模拟通关试练
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。
模型01 将军饮马模型
考|向|预|测
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。
答|题|技|巧
1. 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;
2. 同侧做对称点变异侧,异侧直接连线;
3. 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;
4. 利用数学的转化思想,将复杂模型变成基本模型;
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1.(2024·黑龙江)如图,在矩形 中, , ,点M是 边的中点,点N是
边上任意一点,将线段 绕点M顺时针旋转 ,点N旋转到点 ,则 周长的最小值为
( )
A.15 B. C. D.18
【答案】B
【分析】本题考查了旋转的性质,矩形的性质,勾股定理,确定点 的轨迹是解题的关键.由旋转的性质
结合 证明 ,推出 ,得到点 在平行于 ,且与 的距离为5的直
线上运动,作点 关于直线 的对称点 ,连接 交直线 于点 ,此时 周长取得最小值,
由勾股定理可求解.
【详解】解:过点 作 ,交 于 ,过点 作 垂足为 ,
∵矩形 ,
∴ ,
∴ ,
∴四边形 和 都是矩形,
∴ ,
由旋转的性质得 , ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴点 在平行于 ,且与 的距离为5的直线上运动,
作点 关于直线 的对称点 ,连接 交直线 于点 ,此时 周长取得最小值,最小值为
,
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∵ , ,
∴ ,
故选:B.
1.如图,已知 ,点 为 内部一点,点 为射线 、点 为射线 上的两个动点,
当 的周长最小时,则 .
【答案】 / 度
【分析】本题考查了轴对称 最短路线问题,等腰三角形的性质,三角形内角和定理的应用;作点P关于
, 的对称点 .连接 .则当 , 是 与 , 的交点时, 的周长最短,
根据对称的性质结合等腰三角形的性质即可求解.
【详解】解:作 关于 , 的对称点 .连接 .则当 , 是 与 , 的交点
时, 的周长最短,连接 ,
关于 对称,
∴ ,
同理, , ,
, ,
是等腰三角形.
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,
故答案为: .
2.如图,在 中, , , ,点 为直线 上一动点,则 的最小
值为 .
【答案】
【分析】如图,作 关于直线 的对称点 ,连接 交 于 ,则 , ,
,当 重合时, 最小,最小值为 ,再进一步结合勾股定理求解即可.
【详解】解:如图,作 关于直线 的对称点 ,连接 交 于 ,则 , ,
,
∴当 重合时, 最小,最小值为 ,
∵ , ,在 中,
∴ , ,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
故答案为:
3.如图,在平面直角坐标系 中,已知 , ,过点 作 轴的垂线 , 为直线 上一动点,
连接 , ,则 的最小值为 .
【答案】5
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【分析】本题考查轴对称—最短问题以及勾股定理和轴对称图形的性质.先取点A关于直线 的对称点 ,
连 交直线 于点C,连 ,得到 , ,再由轴对称图形的性质和两点之间线段最短,
得到当 三点共线时, 的最小值为 ,再利用勾股定理求 即可.
【详解】解:取点A关于直线 的对称点 ,连 交直线 于点C,连 ,
则可知 , ,
∴ ,
即当 三点共线时, 的最小值为 ,
∵直线 垂直于y轴,
∴ 轴,
∵ , ,
∴ ,
∴在 中,
,
故答案为:5
4.如图,在菱形 中, , 是 边上一个动点,连接 , 的垂直平分线
交 于点 ,交 于点 .连接 .
(1)求证: ;
(2)求 的最小值.
【答案】(1)见详解
(2)
【分析】(1)根据菱形的性质证明 ,再结合 是 的垂直平分线,即可证明 ;
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(2)过点N作 于点F,连接 , ,则 ,故
,此时 ,在 中,进行解直角三角形即可.
【详解】(1)证明:连接 ,
∵四边形 是菱形,
∴ , ,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∵ 是 的垂直平分线,
∴ ,
∴ ;
(2)解:过点N作 于点F,连接 ,
∵ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
当点A、N、F三点共线时,取得最小值,如图:
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即 ,
∴在 中, ,
∴ 的最小值为 .
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.
A
A
m
m
P' P
n n
Q' Q
B B
(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’.
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A
m
A
m P
B
B n
Q
n B'
(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’.
A'
m
A
m
P
A
B
Q
B n
n B'
1.(2023·南京)如图,矩形 中, , 是 的中点,线段 在边
上左右滑动;若 ,则 的最小值为____________.
【答案】
【分析】如图,作G关于AB的对称点G',在CD上截取CH=1,然后连接HG'交AB于E,在EB上截取
EF=1,此时GE+CF的值最小,可得四边形EFCH是平行四边形,从而得到G'H=EG'+EH=EG+CF,再由勾
股定理求出HG'的长,即可求解.
【详解】解:如图,作G关于AB的对称点G',在CD上截取CH=1,然后连接HG'交AB于E,在EB上截
取EF=1,此时GE+CF的值最小,
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∴G'E=GE,AG=AG',∵四边形ABCD是矩形,∴AB∥CD,AD=BC=2∴CH∥EF,
∵CH=EF=1, ∴四边形EFCH是平行四边形,∴EH=CF,∴G'H=EG'+EH=EG+CF,
∵AB=4,BC=AD=2,G为边AD的中点,∴AG=AG'=1 ∴DG′=AD+AG'=2+1=3,DH=4-1=3,
∴ ,即 的最小值为 .故答案为:
1. 已知,在河的两岸有A,B两个村庄,河宽为4千米,A、B两村庄的直线距离AB=10千米,A、B两
村庄到河岸的距离分别为1千米、3千米,计划在河上修建一座桥MN垂直于两岸,M点为靠近A村庄
的河岸上一点,则AM+BN的最小值为( )
A.2 B.1+3 C.3+ D.
【答案】A
【分析】作BB'垂直于河岸,使BB′等于河宽,连接AB′,与靠近A的河岸相交于M,作MN垂直于另
一条河岸,则MN∥BB′且MN=BB′,于是MNBB′为平行四边形,故MB′=BN;根据“两点之间线段
最短”,AB′最短,即AM+BN最短,此时AM+BN=AB′.
【详解】解:如图,作BB'垂直于河岸,使BB′等于河宽,连接AB′,与靠近A的河岸相交于M,作
MN垂直于另一条河岸,则MN∥BB′且MN=BB′,于是MNBB′为平行四边形,故MB′=BN.
根据“两点之间线段最短”,AB′最短,即AM+BN最短.
∵AB=10千米,BC=1+3+4=8千米,∴在RT△ABC中, ,
在RT△AB′C中,B′C=1+3=4千米,∴AB′= 千米;故选A.
2.如图,菱形ABCD的边长为2 ,∠ABC=60°,点E、F在对角线BD上运动,且EF=2,连接AE、
AF,则△AEF周长的最小值是( )
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A.4 B.4+ C.2+2 D.6
【答案】D
【分析】作AH∥BD,使得AH=EF=2,连接CH交BD于F,则AE+AF的值最小,进而得出△AEF周长的
最小值即可.
【详解】解:如图作AH∥BD,使得AH=EF=2,连接CH交BD于F,则AE+AF的值最小,即△AEF的周
长最小.
∵AH=EF,AH∥EF,∴四边形EFHA是平行四边形,∴EA=FH,∵FA=FC,∴AE+AF=FH+CF=CH,
∵菱形ABCD的边长为2 ,∠ABC=60°,∴AC=AB=2 ,
∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,∵AH∥DB,∴AC⊥AH,∴∠CAH=90°,
在Rt△CAH中,CH= ∴AE+AF的最小值4,
∴△AEF的周长的最小值=4+2=6,故选:D.
【点睛】本题考查菱形的性质与动点问题最小值,构造辅助线转化相关的线段是解题关键.
3.如图,在▱ABCD中,AB=4,AD=9,M、N分别是AD、BC边上的动点,且
∠ABC=∠MNB=60°,则BM+MN+ND的最小值是 .
【答案】√129+4.
【分析】由∠MNB=60°可知MN为定长,在AD、BC间滑动,故由造桥选址模型进行平移,转化为
两点间距离加上定长,再利用特殊角构造直角三角形,使用勾股定理求出两点间距离.
【详解】解:作ME∥AB交BC于点E,在AD取DF=MN,连接EF,延长AB至点B',使BB'=ME,
连接B'F,作B'H⊥AD于点H,如下图:
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∵AB∥ME,
∴∠MEN=∠ABC=∠MNB=60°,
∴△MEN为等边三角形,
∴ME=EN=MN,
∵▱ABCD,
∴AD∥BC,
∴四边形ABEM为平行四边形,
同理得四边形BB'EM与四边形ENDF为平行四边形,
∴ME=EN=MN=AB=4,B'E=BM,EF=ND,
∴BM+MN+ND=B'E+EN+ND=B'E+EF+4≥B'F+4,
1
Rt△B'HA中,HA= B' A=4,B'H=√B' A2−AH2=√82−42=4√3,
2
Rt△B'HF中,B'F=√B'H2+H F2=√B'H2+(AH+AD−FD) 2=√B'H2+AD2=√(4√3) 2+92=√129,
∴BM+MN+ND≥√129+4,
即BM+MN+ND的最小值是√129+4.
故答案为:√129+4.
4.如图,在矩形 中, , , 为 的中点,若 为 边上的两个动点,
且 ,若想使得四边形 的周长最小,则 的长度应为__________.
【答案】
【分析】四边形APQE的周长中AE和PQ是定值,要是四边形APQE的周长最小,只要AP+QE最小即可;
在AD上截取线段AF=DE=2,作F点关于BC的对称点G,连接EG与BC交于一点即为Q点,过A点作FQ
的平行线交BC于一点,即为P点,过G点作BC的平行线交DC的延长线于H点,根据题意可得
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,即可求出CQ= ,则BP=CB-PQ-CQ即可求解。
【详解】
解:如图,在AD上截取线段AF=DE=2,作F点关于BC的对称点G,连接EG与BC交于一点即为Q点,
过A点作FQ的平行线交BC于一点,即为P点,过G点作BC的平行线交DC的延长线于H点.
∵E为CD的中点,∴CE=2
∴GH=DF=5,EH=2+4=6,∠H=90°,
∵BC//GH
∴△QCE∽△GHE,
∴ ,
∴ ,
∴CQ= ,
∴BP=CB-PQ-CQ=7-2- .
故答案为 .
5.如图,已知AB为O的直径,BC,CD是O的切线,切点分别为点B,D,点E为AB上的一
个动点,连结CE ,DE.若AB2 5,BC 2,则CEDE 的最小值是 .
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14
【答案】 3
【分析】过点D作DF AB于点F ,延长DF交O于点G,连接CG交AB于点E,利用将军饮马模
AD OA 5
型可得此时ECEDGC最小,连接OD,AD,DB,利用相似三角形的性质可得 BD BC 2 ,
20
k2
设AD 5k,则BD2k ,利用勾股定理求得 9 ,再利用ADF∽ABD,求出AF 的长,进而求
8 5
CH BF
出BF 的长;过点C作CH AB于点H ,则四边形CHFB为矩形, 9 ,FH BC 2,则
20 38
GH FH FG 2
9 9 ,再利用勾股定理即可求得结论.
【详解】解:过点D作DF AB于点F ,延长DF交O于点G,连接CG交AB于点E,如图,
∵ AB为O的直径,ABDG,
DF FG.
点D与点G关于AB对称.
DEEG,此时EDEC最小.
EDEC EGEC GC.
连接OD,AD,DB,
∵ AB为O的直径,AB2 5,
1
OADOOB AB 5
2 .
∵ BC ,CD是O的切线,
BC CD2,ODCD,OBBC,CDBA.
∵OAOD,
AADO.
∵ DC CB,
CDBCBD.
CDBAADOCBD.
OAD∽CDB.
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AD OA 5
BD BC 2 .
设AD 5k,则BD2k ,
∵ AB为O的直径,
ADB90.
AD2 BD2 AB2.
( 5k)2 (2k)2 (2 5)2
.
20
k2
9 .
∵ADB90,DF AB,
ADF∽ABD,
AD AF
AB AD .
AD2 ABAF .
10
AF 5
9 .
5
OF AF OA
9 .
8 5
BF OBOF
9 .
∵∵ADB90,DF AB,
ADF∽DBF .
DF BF
AF DF .
10 5 8 5
DF2 AFBF
9 9 .
20
DF
9 .
20
GF DF
9 .
过点C作CH AB于点H ,
则四边形CHFB为矩形,
8 5
CH BF
9 ,FH BC 2.
20 38
GH FH FG 2
9 9 .
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在RtCHG中,
∵CG2 CH2 HG2
,
8 5 38 42 14
CG ( )2 ( )2
9 9 9 3 .
14
故答案为: 3 .
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
1. 构造与kPB相等的线段,将“PA+kPB”型问题转化为“PA+PC”型;
2. 借助三角函数,构造锐角α,将另一个系数也化为1;
3. 利用“垂线段最短”原理构造最短距离;
4. 数形结合解题
1.(2023·安徽)如图, 为等边三角形, 平分 , ,点E为 上动点,
连接 ,则 的最小值为( )
A.1 B. C. D.2
【答案】C
【分析】过A作 于F,过点P作 于E,故 ,故 ,求
出 即可.
【详解】解:过A作 于F,过点P作 于E,
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∵ 为等边三角形, 平分 ,
∴ ,
∴ ,
∴ ,即 的最小值为 的长,
∵ ,
∴ ,
∴ ,
∴ 的最小值为 .
故选:C.
1.如图,菱形 的边长为5,对角线 的长为 , 为 上一动点,则 的最小值为
( )
A.4 B.5 C. D.
【答案】A
【分析】根据题意,由四边形 是菱形结合其性质,将 进行转化,再由“垂线段最短”的思想
进行求解即可得解.
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【详解】连接AC交OB于点M,过M点作MH OC于点H,过点A作AG垂直OC于点G,交OB于点P
∵四边形 是菱形
⊥
AM OB, , ,
∴ ⊥
∵
∴ ,
MH OC,AM OB
∵ ⊥ ⊥
∴
∴
∴
∵
∴
∴当A、P、G三点共线且AG OC时有 的最小值AG,如下图所示
⊥
∵菱形 的面积
∴
∴ 的最小值为4,
故选:A.
2.如图, 是等边三角形 的外接圆,其半径为4.过点B作 于点E,点P为线段 上一
动点(点P不与B,E重合),则 的最小值为 .
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【答案】6
【分析】过点P作 ,连接 并延长交 于点F,连接 ,根据等边三角形的性质和圆内接三
角形的性质得到 , ,然后利用含 角直角三角形的性质得到 ,进而求
出 ,然后利用 代入求解即可.
【详解】如图所示,过点P作 ,连接 并延长交 于点F,连接
∵ 是等边三角形,
∴
∵ 是等边三角形 的外接圆,其半径为4
∴ , ,
∴
∴
∵
∴
∴
∵ ,
∴
∴
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∴ 的最小值为 的长度
∵ 是等边三角形, ,
∴
∴ 的最小值为6.
故答案为:6.
3.如图,在 中, , , ,按下列步骤作图:①在 和 上分别
截取 、 ,使 .②分别以点D和点E为圆心,以大于 的长为半径作弧,两弧在
内交于点M.③作射线 交 于点F.若点P是线段 上的一个动点,连接 ,则 的最小
值是 .
【答案】
【分析】过点P作 于点Q,过点C作 于点H,先利用角平分线和三角形的内角和定理求
出 ,然后利用含 的直角三角的性质得出 ,则 ,当
C、P、Q三点共线,且与 垂直时, 最小, 最小值为 ,利用含 的直角三角
的性质和勾股定理求出 , ,最后利用等面积法求解即可.
【详解】解:过点P作 于点Q,过点C作 于点H,
由题意知: 平分 ,
∵ , ,
∴ ,
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∴ ,
∴ ,
∴ ,
∴当C、P、Q三点共线,且与 垂直时, 最小, 最小值为 ,
∵ , , ,
∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
即 最小值为 .
故答案为: .
4.如图,抛物线 与 轴交于点 和点 ,与 轴交于点 .
(1)求抛物线的解析式;
(2)当 时,求 的函数值的取值范围;
(3)将拋物线的顶点向下平移 个单位长度得到点 ,点 为抛物线的对称轴上一动点,求 的
最小值.
【答案】(1)
(2)
(3) 的最小值为:
【分析】(1)直接利用待定系数法求解二次函数的解析式即可;
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(2)求解 的对称轴为直线 ,而 ,再利用二次函数的性质可得答案;
(3)求解 , ,可得 ,求解直线 为 ,及 ,证明 在直线
上,如图,过 作 于 ,连接 ,过 作 于 ,可得 ,
,证明 ,可得 ,可得
,再进一步求解即可.
【详解】(1)解:∵抛物线 与 轴交于点 ,
∴ ,
解得: ,
∴抛物线的解析式为: ;
(2)解:∵ 的对称轴为直线 ,而 ,
∴函数最小值为: ,
当 时, ,
当 时, ,
∴函数值的范围为: ;
(3)解:∵ ,
当 时, ,
∴ ,
当 时,
解得: , ,
∴ ,
∴ ,
设直线 为 ,
∴ ,
∴ ,
∴直线 为 ,
∵拋物线的顶点向下平移 个单位长度得到点 ,而顶点为 ,
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∴ ,
∴ 在直线 上,
如图,过 作 于 ,连接 ,过 作 于 ,
∵ , ,
∴ , ,
∵对称轴与 轴平行,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
由抛物线的对称性可得: , ,
∴ ,
当 三点共线时取等号,
∴ ,
∴ ,
∴ ,
即 的最小值为: .
1.(2023·四川)如图,O为矩形ABCD对角线AC,BD的交点,AB=8,M,N是直线BC上的动点,且
MN=2,则OM+ON的最小值是____________.
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【答案】
【分析】根据题意,过O作OH∥BC,且令OH=2,连接NH,作O点关于BC的对称点K,连接OK,KH,
则OM+ON= NH+ON= NH+ NK≥HK,当H、N、K三点共线的时候,OM+ON有最小值,最小值为HK的长.根
据矩形性质及图形的对称性,易知 ,在 中,运用勾股定理求得HK的长即可.
【详解】解:过O作OH∥BC,且令OH=2,连接NH,作O点关于BC的对称点K,连接OK,KH,
∵OH∥BC,OH=MN=2,
∴四边形OMNH是平行四边形,
∴OM=NH,
∴OM+ON= NH+ON.
∵O点关于BC的对称点是点K,
∴ON=NK,
∴OM+ON= NH+ON= NH+ NK,
∵ ,
∴当H、N、K三点共线的时候,OM+ON有最小值,最小值为HK的长.
∵OH∥BC,O点关于BC的对称点是点K,
∴ .
∵O为矩形ABCD对角线AC,BD的交点,O点关于BC的对称点是点K,
∴OK=AB=8.
∵OH= 2, ,
∴ ,
∴OM+ON的最小值是 .
2. (2024·安徽)如图,正方形 内接于⊙O,线段 在对角线 上运动,若⊙O的周长为 ,
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,则 周长的最小值是 .
【答案】 /
【分析】过点 作 ,令 ;可推出四边形 为平行四边形,有 ;根
据 可知当 时, 周长有最小值.
【详解】解:过点 作 ,令
∵⊙O的周长为 ,∴⊙O的半径为 ∴
∵ 且 ∴四边形 为平行四边形
∴ 由正方形的对称性可得: ∴
∴ 故:当 时, 周长有最小值
此时: ∴ 周长的最小值是 故答案为:
3.(2023·浙江)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.
【答案】A
【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: ,∴ ,
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∴当点E、P、B在同一条直线上时, 的值最小,
∵ ,∴ .
故选:A.
4.(2023·四川)如图,在 中, ,若 D 是 边上的动点,则
的最小值是( )
A.6 B.8 C.10 D.12
【答案】D
【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.
5.(2023·湖南)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:
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(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.
【答案】(1)
(2) ,图和理由见解析
【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 ,
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则 , ,
∴ 为等边三角形,
∴ ,
∴ ,
∴ 的最小值为 .
6.(2023·陕西)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.
【答案】(1)见解析
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(2)
(3)
【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 .
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1.如图,在△ABC中,∠ABC=60°,BC=6,CD是△ABC的一条高线.若E,F分别是CD和BC上的动
点,则BE+EF的最小值是( )
A.6 B.3√2 C.3√3 D.3
【解析】作B关于CD的对称点B′,过B′作B′F⊥BC于F交CD于E,则B′F的长度即为BE+EF的
1
最小值,根据直角三角形的性质得到BD= CD,根据已知条件得到BB′=BC,推出△CDB≌△BB′F,
2
√3
于是得到B′F=CD= BC=3√3.
2
【详解】解:作B关于CD的对称点B′,过B′作B′F⊥BC于F交CD于E,
则B′F的长度即为BE+EF的最小值,
∵∠ABC=60°,CD⊥AB,
∴∠BCD=30°,
1
∴BD= CD,
2
1
∵BD= BB′,
2
∴BB′=BC,
在△CDB与△B′FB中,
{∠CDB=∠B'FB
∠B'BF=∠CBD,
CD=BB'
∴△CDB≌△BB′F,
√3
∴B′F=CD= BC=3√3.
2
故选:C.
2.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,∠BAC的平分线交BC于点D,CD=2,BD=3,Q为AB上一动点,
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则DQ的最小值为( )
A.1 B.2 C.2.5 D.√5
【解析】作DH⊥AB于H,根据角平分线的性质得到DH=DC=2,然后根据垂线段最短求解.
【详解】解:作DH⊥AB于H,如图,
∵AD平分∠BAC,DH⊥AB,DC⊥AC,
∴DH=DC=2,
∵Q为AB上一动点,
∴DQ的最小值为DH的长,即DQ的最小值为2.
故选:B.
3.如图,∠AOB=30°,点P是∠AOB内的定点且OP=3,若点M、N分别是射线OA、OB上异于点O的动
点,则△PMN周长的最小值是( )
2 4
A.3 B. C. D.6
3 3
【解析】作点P关于OB的对称点P',点P关于OA的对称点P'',连接P'P''与OA,OB分别交于点M与
N,则P'P''的长即为△PMN周长的最小值;连接OP',OP'',利用已知条件可以证明∠P′OP″=60°即
可求出P'P'';
【详解】解:作点P关于OB的对称点P',点P关于OA的对称点P'',连接P'P''与OA,OB分别交于点
M与N,
则P'P''的长即为△PMN周长的最小值,
连接OP',OP'',
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∵OP=3,∠AOB=30°,
由对称性可知OP=OP'=OP'',∠P′OP″=60°,
∴∠OP'P″=∠OP''P′=60°,
∴OP′=OP''=P'P'',
∴P'P''=3;
故选:A.
4.如图,在△ABC中,AB的垂直平分线DE交BC于点D,垂足为E,M为DE上任意一点,BA=3,AC
=4,BC=6,则△AMC周长的最小值为( )
A.7 B.6 C.9 D.10
【解析】连接BM,依据DE是AB的垂直平分线,可得AM=BM,进而得到当B,M,C在同一直线上
时,AM+CM的最小值为BC的长,依据AC=4,BC=6,即可得到△AMC周长的最小值.
【详解】解:如图所示,连接BM,
∵DE是AB的垂直平分线,
∴AM=BM,
∴AM+CM=BM+CM,
当B,M,C在同一直线上时,AM+CM的最小值为BC的长,
又∵AC=4,BC=6,
∴△AMC周长的最小值=6+4=10,
故选:D.
5.如图,四边形ABCD中,∠BAD=130°,∠B=∠D=90°,在BC,CD上分别找一点M,N,使△AMN
的周长最小时,则∠ANM+∠AMN的度数为( )
A.80° B.90° C.100° D.130°
【解析】作A点关于CD的对称点F,作A点关于BC的对称点E,连接EF交CD于N,交BC于M,连
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接AM、AN,此时△AMN的周长有最小值,由对称性求出∠BAM+∠FAN=50°,则有∠MAN=80°,即
可求∠ANM+∠AMN=180°﹣∠MAN=100°.
【详解】解:作A点关于CD的对称点F,作A点关于BC的对称点E,连接EF交CD于N,交BC于
M,连接AM、AN,
∵∠B=∠D=90°,
∴AN=NF,AM=EM,
∴△AMN的周长=AM+AN+MN=NF+MN+EM=EF,此时△AMN的周长有最小值,
∵∠FAN=∠F,∠E=∠EAM,
∴∠E+∠F=180°﹣∠BAD,
∵∠BAD=130°,
∴∠E+∠F=50°,
∴∠BAM+∠FAN=50°,
∴∠MAN=130°﹣50°=80°,
∴∠ANM+∠AMN=180°﹣∠MAN=100°,
故选:C.
6.有一以互相平行的直线a、b为岸的河流,其两侧有村庄A和村庄B,现在要在河上建一座桥梁MN(桥
与河岸垂直),使两村庄之间的距离最短,从作图痕迹上来看,正确的是( )
A. B.
C. D.
【解析】根据轴对称确定最短路线问题,过村庄B作河岸的垂线并且等于河的宽度,然后与村庄A连接
与河岸a相交于一点M,过点M作MN⊥a与b相交于点N,连接AM、BN,则AM+MN+BN即为最短距
离.
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【详解】解:根据轴对称确定最短路线问题,D选项图形符合.
故选:D.
7.如图,矩形ABCD中,AB=4,BC=8,E为CD边的中点,点P、Q为BC边上的两个动点,且PQ=
2,当BP=( )时,四边形APQE的周长最小.
A.3 B.4 C.5 D.2√2
【解析】要使四边形APQE的周长最小,由于AE与PQ都是定值,只需AP+EQ的值最小即可.为此,
先在BC边上确定点P、Q的位置,可在AD上截取线段AF=DE=2,作F点关于BC的对称点G,连接
EG与BC交于一点即为Q点,过A点作FQ的平行线交BC于一点,即为P点,则此时AP+EQ=EG最
小,然后过G点作BC的平行线交DC的延长线于H点,那么先证明∠GEH=45°,再由CQ=EC即可
求出BP的长度.
【详解】解:如图,在AD上截取线段AF=PQ=2,作F点关于BC的对称点G,连接EG与BC交于一
点即为Q点,过A点作FQ的平行线交BC于一点,即为P点,过G点作BC的平行线交DC的延长线于
H点.
∵GH=DF=6,EH=2+4=6,∠H=90°,
∴∠GEH=45°,
∴∠CEQ=45°,
设BP=x,则CQ=BC﹣BP﹣PQ=8﹣x﹣2=6﹣x,
在△CQE中,∠QCE=90°,∠CEQ=45°,
∴CQ=EC,
∴6﹣x=2,
解得x=4.
故选:B.
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