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专题12几何最值模型之逆等线模型解读与提分精练(人教版)(教师版)_初中数学_八年级数学下册(人教版)_常见几何模型全归纳-V13_2025版

  • 2026-03-22 03:00:56 2026-03-22 03:00:56

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专题12几何最值模型之逆等线模型解读与提分精练(人教版)(教师版)_初中数学_八年级数学下册(人教版)_常见几何模型全归纳-V13_2025版
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文档格式
docx
文档大小
4.986 MB
文档页数
33 页
上传时间
2026-03-22 03:00:56

文档内容

专题12 几何最值模型之逆等线模型 最值问题在各类考试中常以压轴题的形式考查,逆等线模型主要考查转化与化归等的数学思想。在各 类考试中都以高档题为主,中考说明中曾多处涉及。本专题就最值模型中的逆等线问题进行梳理及对应试 题分析,方便掌握。 .........................................................................................................................................1 模型1.最值模型-逆等线模型(三角形边上的逆等线)..........................................................................1 模型2.最值模型-逆等线模型(非边上的逆等线).................................................................................5 模型3.最值模型-逆等线模型(同边上的逆等线).................................................................................8 模型4.最值模型-逆等线模型(特殊平行四边形的逆等线)................................................................10 .......................................................................................................................................14 模型1.最值模型-逆等线模型(三角形边上的逆等线) 逆等线:△ABC中,D、E分别是AB、AC上的动点,且AD=CE,即逆向相等,则称AD和CE为逆等线。 逆等线模型特点:动线段长度相等,并且位置错开。条件:如图,在△ABC中,∠ABC= ,BC=m,AC=n,点D、E分别是AB、AC上的动点,且AD=CE, 求CD+BE的最小值。 证明思路:① AD在△ADC中,以CE为一边构造另一个三角形与之全等,这个也叫做一边一角造全等; ②即过点C作CF//AB,且CF=AC。(构造一边一角,得全等);③构造出△ADC≌△CEF ( SAS);证出 EF=CD; ④CD+BE=EF+BE,根据两点之间,线段最短,连接BF,则BF即为所求,此时,B、E、F三点共线; ⑤求BF。构造直角三角形求出BG和FG,再利用勾股定理求出BF即可。 注意:题中的角度 ,在八年级能解决的只有一些特殊角度,如:30,45,60等。 例1.(24-25九年级上·广东·阶段练习)在边长为4的等边 中, 分别为 边上的动点,且 总满足 则 的最小值 . 【答案】 【详解】解: 是等边三角形, , , , , 当 时,即 时, 最短,则 有最小值,此时, , , 的最小值为 ,故答案为: . 例2.(23-24九年级上·江苏无锡·期末)如图,在等腰△ABC 中,AB=AC=5,BC=6,点 D、E 分别是 AB、 AC 上两动点,且 AD=CE,连接CD、BE,CD+BE 最小值为 . 【答案】 【详解】解:由题意可得如图所示: 过点A作AH∥BC,且AH=BC,连接DH,如图所示,∴∠HAD=∠ABC, ∵AB=AC,∴∠ABC=∠ACB,∴∠HAD=∠BCE, ∵AD=CE,∴△HAD≌△BCE(SAS),∴HD=BE,∴CD+BE=CD+HD, ∴当CD+BE为最小时,即CD+HD为最小, ∴当点C、D、H三点共线时即为最小,连接CH,交AB于点M,过点M作MN⊥BC于点N,点A分别作 AF⊥BC于点F,如图所示,即CH的长度为CD+BE的最小值, ∵AB=AC=5,BC=6,∴BF=CF=3,∴ , ∵ ,∴ ,∵ , ∴ (AAS),∴ , , ∵AF∥MN,点M是AB的中点,∴ , ∴ ,∴在Rt△MNC中, ,∴ ,∴CD+BE的最小值为 ;故答案为 . 例3.(23-24八年级下·广东江门·阶段练习)在 中, 分别为 射线 与射线 上的两动点,且 ,连接 ,则 最小值为 . 【答案】 【详解】解:如图,过点 作 ,使得 ,过点 作 于点 ,连接 , 在 中, ,∴ ,∴ , ∴ ,则当 在线段 上时, 取的最小值,最小值为 的长, ∵ , , ,∴ ∵ ,∴ , 在 中, ,∴ , ∴ ,故答案为: . 例4.(23-24八年级下·浙江·期中)在 中, , , ,点 、 在AB、 边上,且 ,则 的最小值 .【答案】 【详解】解:如图作 ,使得 .作 交 的延长线于 ,连接 . , , , , , , , 的最小值为 的长,∵ ,∴ , ∵ ,∴ , , 在 中, , , , , ∴ , 在 中, .故答案为: . 模型2.最值模型-逆等线模型(非边上的逆等线) 条件:已知三角形ABC中,AB=a,BC=b,CD为高,CE=BF,求AF+BE的最小值。证明思路:①CE在△BEC中,以BF为一边构造另一个三角形与之全等,这个也叫做一边一角造全等; ②即过点B作BG//CE,且BG=BC=b。(构造一边一角,得全等); ③构造出△BEC≌△GFB ( SAS);证出EB=FG; ④AF+BE=AF+FG,根据两点之间,线段最短,连接AG,则AG即为所求,此时,A、F、G三点共线; ⑤求AG。在直角三角形求利用勾股定理求出AG即可。 例1.(23-24八年级下·江苏淮安·阶段练习)在等边△ABC中,AB=4,点E在边BC上,点F在∠ACB的 角平分线CD上,CE=CF,则AE+AF的最小值为 . 【答案】 【详解】过点C作CG⊥DC,并截取CG=AC,连接EG,如图所示: ∵ 为等边三角形,∴ , ,∵CD平分 ,∴ , ∵ ,∴ ,∴ , 在 和 中 , , , , 当A、G、E三个点在同一直线上时, 的和最小,即 最小, 的值最小为: .故答案为: . 例2.(2023·四川成都·一模)如图,在三角形 中, , , 于D,M,N 分别是线段 , 上的动点, ,当 最小时, . 【答案】 【详解】解:在 下方作 ,使 ,连接 . 则 , .∴ , 即 最小值为 ,此时A、N、 三点在同一直线上. ∵ , ,∴ , ∵ ,∴ ,∴ ,∴ , ∴ ,∴ , ∴ ,故答案为: .例3.(2024·四川乐山·二模)如图,等腰 中, , 平分 ,点N为 上一点, 点M为 上一点,且 ,若当 的最小值为4时, 的长度是 . 【答案】4 【详解】解:∵等腰 中, ,∴ , ∵ 平分 ,∴ ,如图,作 ,使 ,连接 , ∴ ,∵ , , , ∴ ,∴ , ,∴ , ∴当 三点共线时, 最小,即 , ∵ , ,∴ 是等边三角形,∴ ,∴ ,故答案为:4.模型3.最值模型-逆等线模型(同边上的逆等线) 条件:已知在 中,∠ACB=90°,AB=a,点E、D是线段AB上的动点,且满足AD=BE, 求CD+CE的最小值。 证明思路:①BE在△BEC中,以AD为一边构造另一个三角形与之全等,这个也叫做一边一角造全等; ②即过点A作AF//BC,且AF=BC=b。(构造一边一角,得全等); ③构造出△BEC≌△ADF ( SAS);证出CE=FD; ④CD+CE=CD+FD,根据两点之间,线段最短,连接CF,则CF即为所求,此时,F、D、C三点共线; ⑤求FC。在直角三角形求利用勾股定理求出FC即可,或利用全等证明FC=AB也可。 例1.(23-24八年级上·北京朝阳·期末)如图, 中, , ,D,E为 边上 的两个动点,且 ,连接 , ,若 ,则 的最小值为 . 【答案】 【详解】过点 , 分别作 的垂线和 的垂线交于点 ,连接 , ,, , , , , , , , , , , , , , 当 , , 三点不共线时, ;当 , , 三点共线时, . 的最小值是 的长, , , , , , , 的最小值是 .故答案为: . 例2.(23-24八年级下·黑龙江哈尔滨·期末)如图,在矩形 中,对角线 上有两动点E和F,连 接 和 ,若 , , ,则 的最小值是 . 【答案】17 【详解】解:如图,连接 , , 四边形 是矩形, , , , , , , , , , 又 , 为矩形的对角线, , 是直角三角形, , , , 移项得 , 配方得 , ,解得 ,或 , , ,故答案为:17.模型4.最值模型-逆等线模型(特殊平行四边形的逆等线) 特殊的平行四边形的逆等线模型我们就以矩形为例来研究即可。 条件:已知在矩形ABCD中,AD=a,AB=b,点E、F是边BC、BD上的动点,且满足BE=DF, 求AF+AE的最小值。 证明思路:①BE在△ABE中,以DF为一边构造另一个三角形与之全等,这个也叫做一边一角造全等; ②即过点A作∠FDG=∠ABE=90°,且DG=AB=b。(构造一边一角,得全等); ③构造出△ABE≌△GDF ( SAS);证出AE=FG; ④AF+AE=AF+FG,根据两点之间,线段最短,连接AG,则AG即为所求,此时,A、F、G三点共线; ⑤求AG。先利用勾股或相似求出DH和HG(若四边形为正方形或含特殊角度的菱形也可直接用勾股定理 求出两条线段的长度),再利用勾股定理求出AG即可。 例1.(23-24八年级下·福建厦门·阶段练习)如图,在菱形 中, , , , 分别 是边 和对角线 上的动点,且 ,则 的最小值为 .【答案】 【详解】解:如图, 的下方作 ,截取 ,使得 ,连接 , , 四边形 是菱形, , , , , , , , , , , , , , , 的最小值为 ,故答案为: . 例2.(23-24八年级下·山东济宁·期中)如图,矩形 中, , ,点 、 分别是对角 线 和边 上的动点,且 ,则 的最小值是 . 【答案】【详解】解:过点 作 ,使 ,过点 作 , 交 的延长线于点 ,连接 、 、 , 交 于点 ,∴ ,∵矩形 中, , , ∴ , , , ∴ ,∴ ,∴ 是等边三角形, ∴ ,∴ , 在 和 中, ∴ ,∴ , ∵点 、 分别是对角线 和边 上的动点,∴ , 当 、 、 三点共线时,取“ ”号,此时 有最小值,最小值是线段 的长, 在 中, , , ,∴ , ∴ ,∴ , 在 中, ,∴ 的最小值是 ,故答案为: . 例3.(23-24八年级下·江苏宿迁·期中)如图,在菱形 中, , ,点E和点F分别在 边 和边 上运动,且满足 ,则 的最小值为 .【答案】4 【详解】解:连接AC,作点A关于BC的对称点H,连接AH,交BC于N,连接FH,如图所示: ∵四边形ABCD为菱形,∴AB=BC=CD=AD=2, ,∴ , ∵∠BAD=2∠B,∴∠B=60°,∴△ABC是等边三角形, ∵点A,点H关于BC对称,∴AH⊥BC,AN=NH,∴FH=AF, 又∵△ABC是等边三角形,∴BN=NC= , , ∴AH=2AN= , ∵AE=CF,AB=BC,∴BE=BF,∵在△ABF和△CBE中 ,∴△ABF≌△CBE(SAS), ∴AF=CE,∴DF+CE=DF+AF=DF+FH, ∴当点F,点D,点H三点共线时,DF+CE的最小值为DH的长, ∵AH⊥BC,∴ ,∵ ,∴ , ∴ ,即 的最小值为4.故答案为:4.1.(23-24九年级上·河南安阳·阶段练习)如图,在矩形 中,对角线 上有两动点 和 ,连接 和 ,若 , ,则 的最小值是( ) A.4 B.10 C.6 D.20 【答案】B 【详解】解:如图,连接 , , 四边形 是矩形, , , , ,, , , , ,又 , 为矩形的对角线, , 是直角三角形, , , 移项得 ,解得 ,或 ,则 不符合题意, , ,故选B. 2.(2024·河南周口·统考一模)如图,在矩形 中,E是 的中点,点F在 边上,点P在矩形 内部, , ,连接 .若 ,则 的最小值等于( ) A.2 B.3 C. D. 【答案】D 【详解】解:取 的中点H,在 上截取点G,使 ,连接 , ∵在矩形 中, ,∴ , , ∵ ,∴ ,∵ ,∴ , ,∴ , ∵ ,且 ,∴ , ∴ ,∴ ,∵ ,且 ,∴ , ∴点P在线段 上,即点P在 的角平分线上, ∵ , , ,∴ ,∴ ,∴当A、P、C在同一直线上时, 取得最小值,最小值为 的长, 由勾股定理得 ,故选:D. 3.(23-24八年级下·江苏宿迁·期末)如图,边长为2的菱形 中, ,E,F分别是 , 上的动点, ,连 , ,则 的最小值为 . 【答案】 【详解】解:如图,过点 作 ,使 ,连接 , ,则 , . ∵菱形 的边长为2,∴ . , ∴ .∴ .∴ . 在 和 中, ,∴ . ∴ .∴ .即 .∴ 的最小值为 .故答案为: . 4.(23-24八年级上·四川成都·期末)在 中, , , , , 分别为射线 与射线 上的两动点,且 ,连接 , ,则 最小值为 ; 的最大 值为 .【答案】 【详解】解:如图,过点 作 ,使得 ,过点 作 于点 ,连接 , 在 中, ,∴ ,∴ , ∴ ,则当 在线段 上时, 取的最小值,最小值为 的长, ∵ , , ,∴ ∵ ,∴ , 在 中, ,∴ , ∴ ,如图所示,延长 至 使得 ,连接 ,则 , , ∴ ,故答案为: , . 5.(24-25八年级上·浙江·期中)如图, 是边长为 的等腰直角三角形,分别是 上的点, ,则 的最小值为 . 【答案】 【详解】解:要求 的最小值及使 最小, 时, 最短, 在 是边长为 的等腰直角三角形中, , 根据等面积法: ,解得 的最小值为 .故答案为: . 6.(23-24九年级下·辽宁沈阳·开学考试)如图,已知 中, , , , , ,点 为直线 上一动点,将线段 绕点 顺时针旋转 得到线段 ,连接 、 ,点 在直线 上且 ,则 最小值为 . 【答案】❑√3 【详解】解: , , , ∵ 是 的外角,∴ , 由旋转可知: , , ,在 和 中, , , ,则当 时, 最小,即 最小, , , , , 点 到 的距离为 , 的最小值为 ,故答案为: . 7.(23-24八年级下·山东烟台·期末)如图,在 中, , , ,点 、 分 别是 , 上动点,且 ,连接 , ,则 的最小值是 . 【答案】 【详解】解:延长 ,取 ,连接 ,在 上取 ,连接 ,过点 作 , 取 ,连接 ,如图所示: , , , , 又 , , 垂直平分 , , , 又 , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,当 最小时, 最小, 当 、 、 三点共线时, 最小,且最小值为 , 的最小值为: ,故答案为: . 8.(22-23八年级下·浙江金华·开学考试)如图, , 平分 , 平分 , 交 于点 , , 分别是线段 , 上的动点,且 ,若 , ,则 的最小 值为 . 【答案】 【详解】解:如图,连接 , , , 平分 , 平分 , , , , , , , , , 在 和 中, , , , , 又 , 四边形 是平行四边形, , 四边形 是菱形, 如图,在 上取点 ,使 ,连接 ,作点 关于 的对称点 ,连接 , , , 与 交于点 ,过点 作 于点 ,作 于点 , ,, , , , , , 当 、 、 三点在同一直线上时, 取最小值为 , 如图,取点 为 中点,连接 ,则 , , 为 中点, , , , ,又 , , 为等边三角形, , , , 四边形 是平行四边形, , , , , , , , , , 点 是点 关于 的对称点, , , , 又 , , , , , , , 四边形 是矩形, , , , ,, , , , , , 的最小值为 ,故答案为: . 9.(2024·天津·校考二模)如图,正方形 的边长为 , 分别为边 上的动点,且 , 则 的最小值为 【答案】 【详解】解:连接DE, ∵ 且四边形 为正方形,∴ ,即 , , 在 和 中, ∴ ,∴ ;∴ , 以 为对称轴,作 点关于 的对应点 连接 ,与 交点即为点 , ∵点 和点 关于 对称,∴ , ,由勾股定理可得: ,∴ 的最小值为 ,故答案为: . 10.(23-24八年级下·江苏扬州·期末)如图,正方形 的边长为4,动点 从点 出发,沿 方向匀 速运动,运动到点 时停止,同时另一个动点 从点 出发,以与点 相同的速度沿 方向匀速运动. 点 停止运动时点 也停止运动,连接 、 ,则 的最小值为 . 【答案】 【详解】解:过点 作 ,且 ,连接 , 由题意,得: ,∵正方形 ,∴ , , ∴ , ,∴ , ∵ , ,∴ ,∴ ,∴ , 在 中, ,∴ 的最小值为 ;故答案为: . 11.(23-24八年级下·广西南宁·期中)如图,在矩形 中, , ,点 、 分别在边 , 上,且 ,点 在边 上,连接 , ,若 ,则 的最小值是 .【答案】 【详解】解:如图,连接 ,作 关于 的对称点 ,连接 交 于 ,连接 , 由轴对称的性质可得: , , , ∵矩形 ,∴ , ,∵ ,∴ , ∴四边形 为平行四边形,∴ ,∴ , ∴当 , , 三点共线时, ,此时 最小, 过 作 于 ,则四边形 为矩形,∴ , , ∴ ,∴ ,故答案为: 12.(23-24八年级上·安徽宿州·期中)如图,已知直线 分别交 轴、 轴于点 , 两点, ,D、E分别为线段 和线段 上一动点, 交 轴于点 ,且 .当 的值最小时,则 点的坐标为 . 【答案】 【分析】首先求得 , 取点 ,连接 ,证明 ,即可推导 ,即有 ,因为 ,即当 共线时, 的值最小;利用待定系数法 求出直线 的解析式,即可获得答案. 【详解】解:对于直线 : , 当 时,可有 ,当 时,可有 ,解得 ,∴ , , 又∵ ,∴ ,如下图,取点 ,连接 , ∵ ,∴ ,∴ ,∵ , ,∴ ,∴ , ∵ , ,∴ ,∴ ,∴ , ∵ ,∴ 的最小值为线段 的长,即当 共线时, 的值最小, 设直线 的解析式为 ,将点 , 代入, 可得 ,解得 ,∴直线 的解析式为 ,令 ,则 ,∴点 , ∴当 的值最小时,点 的坐标为 .故答案为: . 13.(23-24八年级下·浙江绍兴·期末)如图,在正方形ABCD中, ,点P为正方形ABCD的对角线 AC上一动点,过点P作 交边DC于点E.(1)如图①,当点E在边CD上时,求证: ;(2)如图②,在(1)的条件下,连接BE交AC于点 F,若 ,求PF的长;(3)如图③,若点Q是射线CD上的一个动点,且始终满足 ,设 ,请直接写出 的最小值. 【答案】(1)见解析(2) (3) 【详解】(1)解:方法一:证明:如下图中,连接PD, ∵四边形ABCD是正方形,∴ , . 在△PCB和△PCD中, ,∴ ,∴ , , ∵ ,∴ ,∴ , ∵ ,∴ ,∴ .∴ ,∴ . 方法二:过点P做AD的平行线,构造一线三等角的方法证明全等也可以. (2)解:如下图中,过点P作PL⊥BE于L,过点F作FQ⊥CD于Q,FJ⊥BC于J, ∵ , , ,∴ , ∵△BPE是等腰直角三角形,PL⊥BE,∴ ,∴ ,∵FC平分∠BCE,FQ⊥CD,FJ⊥BC,∴ ,∵ , ∴ ,∴ ,∴ . (3)解:过点C作CR⊥AC,使CR=AB=3,连接QR,BR,过点R作RT⊥BC,交BC延长线于T,如图③ 所示;∵四边形ABCD是正方形,∴∠ACB=∠ACD=∠BAP=45°, ∵CR⊥AC,∴∠RCQ=90°-45°=45°,∠RCT=180°-90°-45°=45°, ∴△CTR是等腰直角三角形,∠BAP=∠RCQ,∴ ,∴ , 在△BAP和△RCQ中, ,∴△BAP≌△RCQ(SAS),∴BP=QR, ∴B、Q、R三点共线时,QR+BQ最短,即BP+BQ最短,此时,t=BR, 在Rt△BTR中,由勾股定理得: , ∴ 的最小值为 . 14.(23-24八年级下·湖北武汉·阶段练习)【问题背景】(1)如图(1), 为 的边 上的一点, ,过点 作 ,且 ,连接 ,求证: ; 【变式迁移】(2)如图(2),在 中, , 平分 ,点 在 上,且 , 若点 分别到 , 的距离之比为 ,求证: ; 【拓展创新】(3)如图(3),在 中, , , , , 分别是 , 上的点,且 ,直接写出 的最小值.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3) 【详解】(1)证明:∵AD∥BC,∴∠DAE=∠B, 在△ADE和△BAC中, ,∴△ADE≌△BAC(SAS); (2)如图,过点C作CG∥AB交BD的延长线于G,过点C作CF⊥BG交 于K,CH⊥AB于H,连接 , ∴∠CGB=∠GBA∵ 平分 ,∴∠CBG=∠GBA,∴∠CBG=∠CGB,∴CG=CB, 由(1)可得△CDG≌△AEC(SAS), , , 是 的角平分线, ,即 , , , 是 的垂直平分线, , , 四边形 是菱形, ∵点 分别到 , 的距离之比为 ,∴CH= , , 即 ,即 , ,即 , (3)如图,过点 作 ,且 由(1)可得 ,当 三点共线时取得最小值, 如图,过点 作 交 的延长线于点 ,过点 作 ,则四边形 是矩形,, , , 四边形 是正方形, 即 的最小值 . 15.(23-24八年级上·江苏南京·期末)回顾旧知(1)如图①,已知点 , 和直线 ,如何在直线 上确 定一点 ,使 最小?将下面解决问题的思路补充完整. 解决问题的思路:可以构造全等三角形,将两条线段集中到一个三角形中!据此,在 上任取一点 ,作 点 关于 的对称点 , 与直线 相交于点 .连接 ,易知 ______,从而有 . 这样,在 中,根据“_______”可知 与 的交点 即为所求. 解决问题(2)如图②,在 中, , , , 为 上的两个动点,且 , 求 的最小值. 变式研究(3)如图③,在 中, , , ,点 , 分别为 , 上的动 点,且 ,请直接写出 的最小值. 【答案】(1) ;两点之间,线段最短;(2) ;(3) 【详解】解:(1)由对称可知: ,在 中,根据两点之间,线段最短可知 与 的交点 即为所求,故答案为: ;两点之间,线段最短; (2)作 ,使得 ,连接 交 于点 ,连接 ,如图所示;则四边形 为平行四边形,∴ , , ∵ ,∴ ,∵ ,∴ , , ∴ ,∴ 的最小值为 ; (3)作 ,使得 ,作 ,连接 ,如图所示: ∵ ,∴ ,∵ , ,∴ , ∴ ,∴ ,∵ , ,∴ , ∵ ,∴ , , ∴ ,∴ ,∴ 的最小值 . 16.(23-24八年级下·重庆北碚·期末)在 中, , , ,E是线段 上 一动点,连接 . (1)如图1,若 ,求 的面积;(2)如图2,若 ,将线段 绕C逆时针旋转 得到线 段 ,连接 .若点G是线段 的中点,过点G作 交 于点P,交 于点H,证明 ; (3)如图3,将 沿 翻折至 ,连接 .D是线段 上的点,且 ,直接写出当 取得最小值时 的长度. 【答案】(1) (2)见解析(3)6 【详解】(1)如图 ,作 于点 ,在 中, , , 在 中, , , , . (2)证明: 如图 ,取 的中点 连接 ∵ ,∴ ,∴ , ∴ ,∴ ,∴ , ∵ ,∴ ,∴ , ∴ , , 在 的垂直平分线上, ∵ ,∴ , ∴ 是 的中点, ∴ ,∴ ,∴点 在 的垂直平分线上, 和点 重合,∴ ; (3)如图 ,在 的下方作 , 截取 , 连接 , ,交 于点 ,作 关于 对称 连接 ∴ ,∵ ,∴ ,∴ ,∴ , ∴当 共线时, 最小,此时点 在 处,点 在 连接 , ∵ ,∴ ,又∵ , ,∴ , ∴ ,∴四边形 是等腰梯形,∴ ∴ , , , ∴ ,作 于 ,∴ , ,即: