文档内容
【拔尖特训】2022-2023学年八年级数学下册尖子生培优必刷题【人教版】
专题18.14四边形中的线段最值问题提升专练(重难点培优30题)
班级:___________________ 姓名:_________________ 得分:_______________
注意事项:
本试卷试题解答30道,共分成三个层组:基础过关题(第1-10题)、能力提升题(第11-20题)、培优压
轴题(第21-30题),每个题组各10题,可以灵活选用.答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己
的姓名、班级等信息填写在试卷规定的位置.
一、单选题
1.(2021秋·全国·八年级专题练习)如图,在边长为6的菱形ABCD中,∠DAB=60°,E为AB的中点,
F是AC上的一动点,则EF+BF的最小值为( )
A.3√3 B.6 C.3 D.3√2
【答案】A
【分析】根据菱形的对角线互相垂直平分,点B关于AC的对称点是点D,连接ED,EF+BF最小值等于
ED的长,然后解直角三角形即可求解.
【详解】解:如图,连接BD,
∵菱形ABCD中,∠DAB=60°,
∴△ABD是等边三角形,
∵在菱形ABCD中,AC与BD互相垂直平分,
∴点B、D关于AC对称,
如图,连接ED,则ED的长就是所求的EF+BF的最小值,
∵E为AB的中点,∠DAB=60°,
∴DE⊥AB,
∴ED=√AD2−AE2=√62−32=3√3,
∴EF+BF的最小值为3√3.
故选:A.【点睛】本题主要考查了菱形的性质和解直角三角形,关键是判断出ED的长就是所求的EF+BF的最小值.
2.(2022秋·广东湛江·八年级统考期末)如图,正方形ABCD的边长为4,点M在DC上,且DM=1,N
是AC上一动点,则DN+MN的最小值为( )
A.4 B.4√2 C.2√5 D.5
【答案】D
【分析】由正方形的对称性可知点B与D关于直线AC对称,连接BM交AC于N′,N′即为所求在
Rt△BCM中利用勾股定理即可求出BM的长即可.
【详解】∵四边形ABCD是正方形,
∴点B与D关于直线AC对称,
∴DN=BN,
连接BD,BM交AC于N′,连接DN′,
∴当B、N、M共线时,DN+MN有最小值,则BM的长即为DN+MN的最小值,
∴AC是线段BD的垂直平分线,
又∵CD=4,DM=1
∴CM=CD-DM=4-1=3,在Rt△BCM中,BM=√CM2+BC2=√32+42=5
故DN+MN的最小值是5.
故选:D.
【点睛】本题考查的是轴对称-最短路线问题及正方形的性质,先作出D关于直线AC的对称点,由轴对称
及正方形的性质判断出D的对称点是点B是解答此题的关键.
3.(2021秋·全国·八年级期末)如图,P为正方形ABCD内一动点,PA=AB=4,M为PB的中点,则
CM的最小值为( )
12 13
A. B. C.2√2 D.2√5−2
5 5
【答案】D
【分析】取AB的中点N,连接MN,根据三角形中位线的性质可求出MN的长度,然后根据三角形三边关
系即可求出CM的最小值.
【详解】解:因为PA=AB=4,M为PB的中点,
取AB的中点N,连接MN,CN,
易得CN=2√5,
1
所以MN= PA=2.
2
在点P的运动过程中,MN的值不变,
因为CM+MN≥CN,
当C,M,N三点在同一条直线上时,CM最小,此时CM=CN−MN=2√5−2.
故选:D
【点睛】此题考查了三角形中位线的性质和三角形三边的关系,解题的关键是由题意作出辅助线.
4.(2021秋·全国·八年级专题练习)如图,正方形OABC的两边在坐标轴上,AB=6,OD=2,点P为
OB上一动点,PA+PD的最小值是( )
A.8 B.10 C.2√10 D.3√5
【答案】C
【分析】先找到点A关于OB的对称点C,连结CD交OB于点P′,当点P运动到P′时PA+PD最短,在
Rt△COD中用勾股定理求出CD即可.
【详解】正方形ABCO,
∴A、C两点关于OB对称,
∴连接CD,交OB于P',
∴CP'=AP',
∴AP'+P'D=CP'+PD'≥CD,
当C、P、D三点共线时,PA+PD取最小值,
∵OD=2,AB=CO=6,
∴CD=√22+62=2√10,
故选择:C.
【点睛】本题考查动点问题,掌握正方形的性质,与轴对称的性质,三角形三边关系,勾股定理,会利用对称性找对称点,会利用P、C、D三点一线最短,会用勾股定理求出最短距离是解题关键.
5.(2020秋·江苏无锡·八年级校联考期中)如图,在边长为4的正方形ABCD中,点E、F分别是边BC、
CD上的动点,且BE=CF,连接BF、DE,则BF+DE的最小值为()
A.√12 B.√20 C.√48 D.√80
【答案】D
【分析】连接AE,利用 ABE≌△BCF转化线段BF得到BF+DE=AE+DE,则通过作A点关于BC对称
点H,连接DH交BC于△E点,利用勾股定理求出DH长即可.
【详解】解:解:连接AE,如图1,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AB=BC,∠ABE=∠BCF=90°.
又BE=CF,
∴△ABE≌△BCF(SAS).
∴AE=BF.
所以BF+DE最小值等于AE+DE最小值.
作点A关于BC的对称点H点,如图2,
连接BH,则A、B、H三点共线,
连接DH,DH与BC的交点即为所求的E点.
根据对称性可知AE=HE,
所以AE+DE=DH.
在Rt ADH中,DH2=AH2+AD2=82+42=80
∴DH=△4√5∴BF+DE最小值为4√5
故选: D.
【点睛】本题主要考查了正方形的性质、全等三角形的判定和性质、最短距离问题,一般求两条线段最短
距离问题,都转化为一条线段.
6.(2022秋·浙江金华·八年级校联考期中)如图 ,在平行四边形ABCD中 ,∠C=120° ,AB=4 ,
AD=8 , 点H、G分别是边CD、BC上的动点.连接AH、HG ,点E为AH的中点 ,点F为GH的中点
,连接EF.则EF的最大值与最小值的差为( )
A.2 B.2√3−2 C.√3 D.4−√3
【答案】C
【分析】如图,取AD的中点M,连接CM、AG、AC,作AN⊥BC于N.首先证明∠ACD=90°,求出
1
AC,AN,利用三角形中位线定理,可知EF= AG,求出AG的最大值以及最小值即可解决问题.
2
【详解】解:如图,取AD的中点M,连接CM、AG、AC,作AN⊥BC于N.
∵四边形ABCD是平行四边形,∠BCD=120°,AD=2AB=8
∴∠D=180°−∠BCD=60°,AB=CD=4,
∵AM=DM=DC=4,
∴△CDM是等边三角形,
∴∠DMC=∠MCD=60°,AM=MC,
∴∠MAC=∠MCA=30°,
∴∠ACD=90°,
∴AC=4√3在Rt ACN中,∵AC=4√3,∠ACN=∠DAC=30°,
△1
∴AN= AC=2√3
2
∵AE=EH,GF=FH,
1
∴EF= AG,
2
∵点G在BC上,∴AG的最大值为AC的长,最小值为AN的长,
∴AG的最大值为4√3,最小值为2√3,
∴EF的最大值为2√3,最小值为√3,
∴EF的最大值与最小值的差为:√3
故选C.
【点睛】本题考查平行四边形的性质、三角形的中位线定理、等边三角形的判定和性质、直角三角形30度
角性质、垂线段最短等知识,解题的关键是学会添加常用辅助线,本题的突破点是证明∠ACD=90°,属于
中考选择题中的压轴题.
7.(2022秋·安徽合肥·八年级统考期末)如图,在矩形ABCD中,点N、O、P、M分别是边AB、BC、
CD、DA上的点(不与端点重合),若AN=CP,BO=DM,且AB=2BC=2,则四边形MNOP周长的最小值等于
( )
A.2√5 B.2√3 C.√5 D.√3
【答案】A
【分析】首先利用SAS证明△AMN≌△COP,得MN=PO,同理得NO=MP,则四边形MNOP是平行
四边形,作点N关于BC的对称点N',连接ON',PN',求出 的长,从而解决问题.
【详解】解:∵BO=DM,
∴CO=AM.∵AN=CP,∠A=∠C=90°,
∴△AMN≌△COP(SAS),
∴MN=PO.
同理得,NO=MP,
∴四边形MNOP是平行四边形,
作点N关于BC的对称点N',连接ON',PN',过点P和PH∥BC,将AB于点H,
则NO=N'O,NB=BN',
∴PO+ON的最小值为PN'.
∵四边形ABCD是矩形,PH∥BC,∠ABC=∠A=90°,
∴四边形PCBH是矩形,
1
∴PH=BC= AB=1,HB=PC=AN.
2
∵NB=BN',
∴HN'=HB+BN'=AN+BN=AB=2,
由勾股定理得,PN'=√PH2+H N'2=√12+22=√5,
∴四边形MNOP周长的最小值为2√5.
故选:A.
【点睛】本题主要考查了矩形的判定和性质,平行四边形的判定与性质,轴对称最短路线问题,勾股定理
等知识,证明四边形MNOP是平行四边形是解题的关键.
8.(2022秋·重庆·八年级统考期末)如图,正方形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,点P是BC上任
意一点,PE⊥BD于点E,PF⊥AC于点F,若AC=2√2,则EF的长的最小值为( )√2
A.2 B.1 C.√2 D.
2
【答案】B
【分析】如图,连接OP、EF,根据已知条件和正方形的性质可以得到当EF最小就是OP最小,然后利用
垂线段最短即可求解.
【详解】解:如图,连接OP、EF,
∵正方形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,点P是BC上任意一点,PE⊥BD于点E,PF⊥AC于点F,
∴四边形OEPF为矩形,
∴EF=OP,
∴EF最小时OP最小,
当OP⊥BC于P的时候OP最小,
而当OP⊥BC时,P为BC的中点,
1
∴OP= BC,
2
∵AC=2√2,
则BC=2,
∴OP=1,
∴EF的长的最小值为1.
故选:B.
【点睛】本题主要考查了正方形的性质,同时也利用了垂线段最短解决问题.
9.(2022秋·江苏·八年级专题练习)如图,在四边形ABCD中,AD∥BC,BC=6,ΔBDC面积为21,
AB的垂直平分线MN分别交AB,AC于点M,N,若点P和点Q分别是线段MN和BC边上的动点,则
PB+PQ的最小值为( )A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】C
【分析】连接AQ,过点D作DH⊥BC,根据垂直平分线的性质得到PA=PB,再根据
PB+PQ=AP+PQ≥AQ计算即可;
【详解】连接AQ,过点D作DH⊥BC,
∵BC=6,ΔBDC面积为21,
1
∴ ·BC·DH=21,
2
∴DH=7,
∵MN垂直平分AB,
∴PA=PB,
∴PB+PQ=AP+PQ≥AQ,
∴当AQ的值最小时,PB+PQ的值最小,根据垂线段最短可知,当AQ⊥BC时,AQ的值最小,
∵AD∥BC,
∴AQ=DH=7,
∴PB+PQ的值最小值为7;
故选C.
【点睛】本题主要考查了四边形综合,垂直平分线的性质,准确分析计算是解题的关键.
1
10.(2022春·上海·八年级阶段练习)如图,在矩形ABCD中,AB=2,AD=3,动点P满足S PBC= S
4
△
ABCD,则点P到B,C两点距离之和PB+PC的最小值为( )
矩形A.√10 B.√13 C.√15 D.2√3
【答案】B
1
【分析】先由S PBC= S ABCD.得出动点P在与BC平行且与BC的距离是1的直线l上,作B关于
4 矩形
△
直线l的对称点E,连接CE,则CE的长就是所求的最短距离.然后在直角三角形BCE中,由勾股定理求
得CE的值,即PB+PC的最小值.
【详解】解:设△PBC中BC边上的高是h.
1
∵S PBC= S ABCD.
4 矩形
△
1 1
∴ BC•h= AB•AD,
2 4
1
∴h= AB=1,
2
∴动点P在与BC平行且与BC的距离是1的直线l上,
如图,作B关于直线l的对称点E,连接CE,则CE的长就是所求的最短距离.
在Rt△BCE中,∵BC=3,BE=BA=2,
∴CE=√AB2+BC2=√13,
即PB+PC的最小值为√13.
故选:B.
【点睛】本题考查了轴对称−最短路线问题,三角形的面积,矩形的性质,勾股定理,两点之间线段最短
的性质.得出动点P所在的位置是解题的关键.
二、填空题
11.(2022秋·北京西城·八年级校考期中)已知,如图,正方形ABCD的边长是8,M在DC上,且DM=2,N是AC边上的一动点,则DN+MN的最小值是______.
【答案】10
【分析】要求DN+MN的最小值,DN,MN不能直接求,可考虑通过作辅助线转化DN,MN的值,从
而找出其最小值求解.
【详解】解:∵正方形是轴对称图形,点B与点D是以直线AC为对称轴的对称点,
∴ 连接BN,BD,则直线AC即为BD的垂直平分线,
∴BN=ND ,
∴DN+MN=BN+MN ,
连接BM交AC于点P,
∵点N为AC上的动点,
由三角形两边和大于第三边,
知当点N运动到点P时,
BN+MN=BP+PM=BM ,
BN+MN的最小值为BM的长度,
∵ 四边形ABCD为正方形,
∴BC=CD=8,CM=8−2=6,∠BCM=90°,
∴BM=√62+82=10,
∴DN+MN的最小值是10.
故答案为10.
【点睛】本题考查轴对称的应用和勾股定理的基本概念.解答本题的关键是读懂题意,知道根据正方形的
性质得到DN+MN的最小值即为线段BM的长.12.(2022秋·重庆大足·八年级统考期末)在正方形ABCD中,AB=4,点E、F分别为AD、CD上一点,
且AE=CF,连接BF、CE,则BF+CE的最小值是________________.
【答案】4√5
【分析】首先利用正方形的性质可以证明ΔADF和ΔCDE(SAS),然后利用全等三角形的性质得到
BF+CE的最小值就是BF+AF的最小值,最后利用轴对称即可求解.
【详解】解:如图,连接AF,
∵正方形ABCD中,AE=CF,
∴AD=CD,DE=DF,
在ΔADF和ΔCDE中,
¿,
∴ΔADF和ΔCDE(SAS),
∴CE=AF,
∴BF+CE=BF+AF,
∴BF+CE的最小值就是BF+AF的最小值,
如图,作A关于CD的对称点H,连接BH交CD于F,则F即可满足BF+AF最小,
∵AB=4,
∴AD=DH=4,AH=8,
∴BF+CE=BF+AF=BH=√AB2+AH2=4√5.
∴BF+CE的最小值是4√5.
故答案:4√5.
【点睛】本题主要考查了轴对称的性质,最短路径问题,同时也利用了正方形的性质,有一定的综合性.
13.(2022秋·江苏常州·八年级统考期中)如图,正方形ABCD的边长是8,点E、F分别是边AB、BC上的点,且AE=CF=1,若点P是对角线AC上一个动点,则EP+PF的最小值是______.
【答案】10
【分析】过E作AC的垂线交AD于点E′,连接E′F交AC于点P,过F作AD的垂线交AD于点G,则E′F
即为所求,根据正方形的性质可知 AEE′是等腰三角形,AE′=1,GD=CF=1,由AD=10即可求出GE′的长,
再由勾股定理即可求出E′F的长.△
【详解】解:过E作AC的垂线交AD于点E′,连接E′F交AC于点P,过F作AD的垂线交AD于点G,
∵四边形ABCD是正方形,
∴AC是正方形ABCD的一条对称轴,
∴点E、E′关于AC对称,
∴PE=PE′,
∴PE +PF的最小值是E′F的长,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠DAC=∠BAC=45°,
∵EE′⊥AC,
∴△AEE′是等腰三角形,
∴AE=AE′=3,
∵GF⊥AD,
∴GD=CF=1,
∴GE′=8-GD-AE′=8-1-1=6,
在Rt△GFE′中,GE′=6,GF=8,∴E′F=√E'G2+GF2=√62+82=10.
故答案为:10.
【点睛】本题考查的是最短路线问题及正方形的性质,根据题意作出辅助线是解答此题的关键.
14.(2022秋·重庆·八年级统考期末)如图,在正方形ABCD中,AB=2√2,AC与BD交于点O,N是
AO的中点,点M在BC边上,且BM=3,P为对角线BD上一点,则PM−PN的最大值为_____________.
【答案】1
【分析】作N关于BD的对称点E,连接PE,ME,过点M作MQ⊥AC,垂足为Q,可判定当点P,E,M
三点共线时,PM-PE的值最大,为ME 的长,求出CE,CQ,得到EQ,利用垂直平分线的性质得到
EM=CM=1即可.
【详解】解:如图:作N关于BD的对称点E,连接PE,ME,过点M作MQ⊥AC,垂足为Q,
∴PN=PE,
则PM-PN=PM-PE,
∴当点P,E,M三点共线时,PM-PE的值最大,为ME 的长,
在正方形ABCD中,AB=4,
∴AC=4√2,
∵N是AO的中点,点N和E关于BD成轴对称,
∴点E是OC中点,1
∴CE= AC=√2,
4
∵BC=4,BM=3,
1
∴CM=1= BC,
4
∵∠BCQ=45°,
∴△MCQ为等腰直角三角形,
CM √2
∴CQ= = ,
√2 2
√2
∴EQ= ,
2
∴CM=EM=1,
即PM-PN的最大值为1,
故答案为:1.
【点睛】本题主要考查了正方形的性质以及最短路线问题,凡是涉及最短距离的问题,一般要考虑线段的
性质定理,结合轴对称变换来解决,多数情况要作点关于某直线的对称点.
15.(2022秋·重庆·八年级重庆一中校考期中)如图,正方形ABCD边长为4,P是正方形内一动点,且
S :S =1:3,则PC+PD的最小值是______.
△PAB △PCD
【答案】2√13
PE 1
【分析】过点P作EF∥AD,由S :S =1:3可得 = ,得PE=1,PF=3,过点P作MN//AB交
△PAB △PCD PF 3
AD于点M,交BC于点N,可得出四边形PFCN是矩形,得CN=PF=3,延长CB到K,使NK=CN=3,连
接DK,根据两点之间线段最短故可知PC+PD的最小值为DK的长,根据勾股定理可求解
【详解】解:如图,过点P作EF∥AD,交AB于点E,交CD于点F,∵四边形ABCD是正方形,
∴AB⊥AD,AB⊥BC,BC⊥CD,AB=BC=CD=AD=4,
∴EF⊥AB,EF⊥CD
1 1
∵S = AB⋅PE,S = CD⋅PF,
△PAB 2 △PCD 2
1
AB⋅PE
S 2 1
∴ △PAB = = ,
S 1 3
△PCD CD⋅PF
2
PE 1
∴ =
PF 3
∵EF∥AD
∴EF=AD=4,
∴PF=3,PE=1,
过点P作MN//AB交AD于点M,交BC于点N,则PN⊥BC,
∴∠PNC=∠NCF=∠CFP=90°
∴四边形CFPN是矩形,
∴四边形AEFD是矩形,
∴CN=PF=3,
∵∠DAE=∠AEF=∠EPD=∠ADF=90°,
延长CB到K,使NK=CN=3,则有:CK=CN+KN=6
连接DK,当D,P,K在一条直线上时,DP+PK=DK,当D,P,K不在一条直线上时,
DP+PK>DK,
故当D,P,K共线时,DP+PK=DK=√DC2+CK2=√42+62=2√13
又N是CK的中点,PN⊥CK,
∴PN是CK的垂直平分线,
∴CP=PK,所以PC+PD的最小值为2√13,
故答案为:2√13.
【点睛】本题主要考查正方形的性质,矩形的判断与性质,勾股定理以及线段的垂直平分线的判断与性质
等知识,掌握正方形的性质,正确做出辅助线是解题的关键.
16.(2022秋·江苏扬州·八年级校联考期中)如图,在矩形ABCD中,AB=6,AD=20,点E在AD上且
DE=4.点G在AE上且GE=8,点P为BC边上的一个动点,F为EP的中点,则GF+EF的最小值为____.
【答案】10
【分析】作A点关于BC的对称点A',连接A'E,交BC于点P,连接AP,此时GF + EF的值最小,根据
1
已知条件可得AP = 2GF,进而可得GF+ EF= A'E,在Rt△AA' E中,由勾股定理可求A' E的长,即可
2
得出答案.
【详解】作A点关于BC的对称点A',连接A'E,交,BC于点P,连接AP,
∵ AD= 20,DE= 4,
∴ AE= 16,
∵GE=8,
∴G是AE的中点,
∵F是EP的中点,
∴ AP= 2GF,
1 1
∴GF+ EF= AP+ EP
2 21 1 1
= (AP+EP)= (A'P+EP)= A'E,
2 2 2
此时,GF+EF取得最小值,
∵AB=6,
∴AA`=12,
在Rt∆AA`E中,A'E=√A' A2+AE2=√122+162=20 ,
∴GF+EF的最小值为10.
故答案为:10.
【点睛】本题考查轴对称求最短距离、三角形的中位线定理、勾股定理,熟练掌握轴对称求最短距离的方
法及三角形中位线的性质是解题的关键.
17.(2022秋·山东泰安·八年级统考期末)如图,在菱形ABCD中,E,F分别是边CD,BC上的动点,连
接AE,EF,G,H分别为AE,EF的中点,连接GH.若∠B=45°,BC=2√3,则GH的最小值为
___________.
√6
【答案】
2
1
【分析】连接AF,利用三角形中位线定理,可知GH = AF,求出AF的最小值即可解决问题.
2
【详解】
连接AF,如图所示:
∵四边形ABCD是菱形,
AB= BC= 2√3
∵ G, H分别为AE,EF的中点,
∴GH是△AEF的中位线,
1
GH = AF,
2当AF⊥BC时,AF最小,GH得到最小值,则∠AFB = 90°,
∵∠B= 45°,
∴△ABF是等腰直角三角形,
√2 √2
∴AF= AB= ×2√3=√6,
2 2
√6
∴GH =
2
√6
即GH的最小值为
2
√6
故答案为:
2
【点睛】本题考查了菱形的性质、三角形的中位线定理、等腰直角三角形的判定与性质、垂线段最短等知
识,解题的关键是学会添加常用辅助线,属于中考常考题型.
18.(2021秋·河南安阳·八年级统考期末)如图,在矩形ABCD中,AB=4,BC=2,点E为对角线DB的
中点,P为线段AD上一动点,则△EPB的周长最小值为______.
【答案】√37+√5
【分析】延长BA至F,使得AF=AB,连接EF,取AB中点G,连EG,先说明B、F关于直线AD对称,
1 1
将EP+PB转化为EP+PF≥EF,由E、G分别为DB、AB的中点,再结合中位线定理得EG= AD= BC
2 2
=1,EG⊥AB,从而有EF=√37,EB=√EG2+GB2=√5,故△EPB的周长最小值为√37+√5.
【详解】解:延长BA至F,使得AF=AB,连接EF,取AB中点G,连EG,
∵AF=AB,∠DAB=90°,
∴AD垂直平分BF,即B、F关于直线AD对称,∴PB=PF,
∴EP+PB=EP+PF≥EF,
∵E、G分别为DB、AB的中点,
1 1
∴EG∥AD,EG= AD= BC=1,FG=AF+AG=4+2=6,
2 2
∴EG⊥AB,
∴EF=√EG2+FG2=√62+12=√37,
EB=√EG2+GB2=√5,
∴△EPB的周长最小值为√37+√5.
故答案为:√37+√5.
【点睛】本题主要考查了矩形的性质、最短距离问题、勾股定理、中位线定理,延长BA至F,使得AF=
AB,构造B、F关于直线AD对称,将EP+PB转化为EP+PF≥EF是解决本题的关键.
19.(2021秋·重庆·八年级重庆实验外国语学校校考期中)已知,在菱形ABCD中,∠ABC=120°,对
角线BD将菱形ABCD分成2个三角形,点E、F将对角线BD三等分,BD=12,点P在菱形ABCD的边
上(含顶点),则能够满足PE+PF=11的点P的个数有___________个.
【答案】8
【分析】先作点E关于AD的对称点E',连接EF交AD与点P,求出PE+PF的最小值,再求出P与A重
合及P与D重合时 PE+PF的值判断AD边上符合条件的P的个数,再根据对称性求解.
【详解】解:①当点P菱形的边上时,
在菱形ABCD中,∠ABC=120°,则△ABD和△BCD为等边三角形,
∵点E、F将对角线BD三等分,则DE=EF=BF=4,
作点E关于CD的对称点E',则A、D、E'共线,
连接E'F交CD于点P,则此时PE+PF最小,
则PE+PF最小值=PE'+PF=E'F,
过点E'作E'H⊥BD,交BD的延长线于点H,
在Rt△DHE'中,DE'=DE=4,∠HDE'=60°,
1
则DH= DE'=2,
2
HE'=√DE'2−DH2=√42−22=2√3,
在Rt△HE'F中,FH=DF+DH=8+2=10,则E'F=√HE'2+H F2=√(2√3) 2+102=√112<11,
②当P在D点时,PE+PF=12>11,
故P在菱形的每条边上符合距离和等于11的点是两个,
那么四条边上一共8个.
故答案为:8.
【点睛】本题考查菱形与最值问题.熟练掌握求四边形中的最值问题为解题关键.
20.(2021秋·内蒙古呼伦贝尔·八年级统考期末)如图,AC是边长为2的正方形ABCD的对角线,P为
BC边上一动点,E,F为AB,AC的中点.当PE+PF的值最小时,CP的值为________.
3
【答案】
2
【分析】作点E关于BC的对称点Q,连接FQ,交BC于点P,此时PE+PF最小,再利用中位线的性质求
解即可.
【详解】如图,作点E关于BC的对称点Q,连接FQ,交BC于点P,此时PE+PF最小,∵E,F为AB,AC的中点,BC=2,
1
∴EF//BC,EF= BC=1,
2
∵B为EQ中点,BP//EF,
∴BP为△EFQ的中位线,
1 1
∴BP= EF= ,
2 2
1 3
∴CP=BC−BP=2− = .
2 2
3
故答案为: .
2
【点睛】本题考查了最短路线问题-将军饮马模型,中位线的性质,熟练掌握将军饮马模型的作法是解题的
关键.
三、解答题
21.(2022秋·广东广州·八年级校考期中)如图,菱形ABCD的边长为1,∠ABC=60°,点E是边AB上
任意一点(端点除外),线段CE的垂直平分线交BD,CE分别于点F,C,AE,EF的中点分别为M,N.
(1)求证:AF=EF;
(2)求MN+NG的最小值.
【答案】(1)见解析1
(2)
2
【分析】(1)连接CF,根据FG垂直平分CE和菱形的对称性即可得到CF=EF,CF=AF,从而求证结
论;
1
(2)利用M和N分别是AE和EF的中点,点G为CE的中点,即可得到MN+NG= (AF+CF),当点
2
F与菱形ABCD对角线交点O重合时,AF+CF最小,此时MN+NG最小,结合已知推断△ABC为等边
三角形,即可求解.
(1)
证明:连接CF,
∵FG垂直平分CE,
∴CF=EF,
∵四边形ABCD为菱形,
∴A和C关于对角线BD对称,
∴CF=AF,
∴AF=EF;
(2)
解:连接AC,∵M和N分别是AE和EF的中点,点G为CE中点,
1 1
∴MN= AF,NG= CF,即
2 2
1
MN+NG= (AF+CF)
2
当点F与菱形ABCD对角线交点O重合时,AF+CF最小,
即此时MN+NG最小,
∵菱形ABCD边长为1,∠ABC=60°,
∴△ABC为等边三角形,AC=AB=1,
1
即MN+NG的最小值为 .
2
【点睛】本题考查了菱形的性质,中位线的性质、等边三角形性质的知识,关键在于熟悉各个知识点在本
题的灵活运用.
22.(2022秋·江苏镇江·八年级校联考阶段练习)如图,在□ ABCD中,E、F分别为边AB、CD的中点,
BD是对角线,过A点作AG∥DB交CB的延长线于点G.
(1)求证:DE∥BF;
(2)当△ABD满足什么条件时,四边形DEBF是菱形(不需要证明)
(3)请利用备用图分析,在(2)的条件下,若BE=2,∠DEB=120°,点M为BF的中点,当点P在BD
边上运动时,求PF+PM的最小值.
【答案】(1)见解析
(2)当∠ADB=90°时,四边形DEBF是菱形,证明见解析
(3)√3
【分析】(1)根据平行四边形的性质得到DF=BE,AB∥CD,根据平行四边形的判定定理证明四边形
DEBF是平行四边形,根据平行四边形的性质证明结论;
(2)根据矩形的判定定理得到四边形AGBD是矩形,根据直角三角形的性质得到ED=EB,证明结论;
(3)连接EM交BD于P,根据轴对称的性质证明此时PF+PM的值最小,根据等边三角形的性质计算即可.
【详解】(1)解:证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB=CD,AB∥CD,
∵E、F分别为边AB、CD的中点,
∴DF=BE,又AB∥CD,
∴四边形DEBF是平行四边形,
∴DE∥BF;
(2)当∠ADB=90°时,四边形DEBF是菱形.
理由:∵∠ADB=90°,又E为边AB的中点,
∴ED=EB,又四边形DEBF是平行四边形,
∴四边形DEBF是菱形;
(3)连接EF,连接EM交BD于P,
∵四边形DEBF是菱形,
∴点E和点F关于BD轴对称,此时PF+PM的值最小,
∵四边形DEBF是菱形,∠DEB=120°,
∴∠EBF=60°,
∴△BEF是等边三角形,又BE=2,
∴EM=√3,即PF+PM的最小值为√3.
【点睛】本题属于四边形综合题,考查的是平行四边形的判定和性质、菱形的判定和性质,轴对称变换的
性质以及等边三角形的性质的综合运用,掌握相关的判定定理和性质定理、正确作出辅助性是解题的关键.
23.(2021秋·广西河池·八年级统考期中)如图,矩形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,将ΔCOD沿
CD所在直线折叠,得到ΔCED.(1)求证:四边形OCED是菱形;
(2)若BD=3,∠ACD=30°,P是CD边上的动点,Q是CE边上的动点,那么PE+PQ的最小值是多
少?
3√3
【答案】(1)见解析;(2)
4
【分析】(1)根据矩形的性质即可得到OC=OD,再根据翻折,即可得到四边相等,即可求证菱形;
(2)作OQ⊥CE于Q,交CD于P,证明OP=PE,所以PE+PQ转化为OP+PQ,当OQ⊥CE时,即OQ
最短,即可解决.
【详解】解:(1)证明:∵四边形ABCD是矩形
∴AC与BD相等且互相平分
∴OC=OD
∵ΔCOD关于CD的对称图形为ΔCED
∴OD=ED,EC=OC
∴OD=ED=EC=OC
∴四边形OCED是菱形
(2)解:作OQ⊥CE于Q,交CD于P,则∠OQC=90°如图所示:
∵ΔCOD沿CD所在直线折叠,得到ΔCED
∴∠DCE=∠DCO,PE=PO
∴PE+PQ=PO+PQ=OQ
3
∵AC=BD=3 ∴OC=OD=
2∵∠ACD=30° ∴∠DCE=30° ∴∠OCQ=60°
∴∠COQ=∠OQC−∠OCQ=90°−60°=30°
1 3
∴CQ= OC=
2 4
√ 3 2 3 2 3√3
∴在RtΔCOQ中,OQ=√OC2−CQ2= ( ) −( ) =
2 4 4
3√3
即PE+PQ的最小值为 .
4
【点睛】本题主要考查了矩形的性质,菱形的判定和最短路径问题,熟练菱形的判定方法以及最短路径的
方法是解决本题的关键.
24.(2021秋·河北沧州·八年级统考期末)如图,在平行四边形ABCD中,BC=AC,E、F分别是AB、
CD的中点,连接CE、AF.
(1)求证:四边形AECF是矩形;
(2)当平行四边形ABCD的边或角满足什么关系时,四边形AECF是正方形?请说明理由.
(3)在(2)的条件下,若AE=4,点M为EC中点,当点P在线段AC上运动时,求PE+PM的最小值.
【答案】(1)见解析;(2)∠B=45°或AB=√2BC,理由见解析;(3)2√5
【分析】(1)由四边形ABCD是平行四边形得AB=CD,AB∥CD,再由E、F分别是AB、CD的中点得
1 1
AE= AB,CF= CD,即可证得四边形AECF为平行四边形,再由BC=AC,E为AB中点,得CE⊥AB,
2 2
故四边形AECF是矩形;
1
(2)当∠B=45°时,可证∠BAC=90°,由E为AB的中点得EC= AB=AE,故矩形AECF为正方形;当
2
AB=√2BC时,由BC=AC,AB=√2BC,可证得AC2+BC2=AB2,△ACB为直角三角形,再由E为AB的
1
中点得EC= AB=AE,故矩形AECF为正方形;
2
(3)连接EF,连接FM交AC于P,由E和F关于AC对称得此时PE+PM最小,再在Rt△MCF中用勾股
定理求出FM即可.【详解】解:(1)证明:∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB=CD,AB∥CD,
∵E、F分别是AB、CD的中点,
1 1
∴AE= AB,CF= CD,
2 2
∴AE=CF,
∵AE∥CF,
∴四边形AECF为平行四边形,
∵BC=AC,E为AB中点,
∴CE⊥AB,
∴∠AEC=90°四边形AECF是矩形;
(2)解:①当∠B=45°时,四边形AECF是正方形,
理由:∵BC=AC,∠B=45°,
∴∠BAC=∠B=45°,
∴∠BAC=90°,
∵E为AB的中点,
1
∴EC= AB=AE,
2
∴矩形AECF为正方形,
或②当AB=√2BC时,矩形AECF为正方形,
理由:∵BC=AC,AB=√2BC,
∴AC2+BC2=2BC2,
AB2=(√2BC)2=2BC2,
∴AC2+BC2=AB2,
∴△ACB为直角三角形,
∵E为AB的中点,
1
∴EC= AB=AE,
2
∴矩形AECF为正方形;
(3)解:连接EF,连接FM交AC于P,∵四边形AECF为正方形,
∴E和F关于AC对称,此时PE+PM最小且为FM,
在Rt△MCF中,CM=2,CF=AE=4,
∴FM=√CM2+CF2=2√5
∴PE+PM最小值为2√5.
【点睛】本题主要考查了平行四边形的性质与判定,矩形的判定,正方形的性质与判定,勾股定理和勾股
定理的逆定理等等,解题的关键在于能够熟练掌握相关知识进行求解.
25.(2021秋·广东惠州·八年级统考期末)如图,矩形ABCD的对角线AC,BD相交于点O,将△COD沿
CD所在直线折叠,得到△CED.
(1)求证:四边形OCED是菱形;
(2)若AB=2,当四边形OCED是正方形时,求OC的长;
(3)若BD=3,∠ACD=30°,P是CD边上的动点,Q是CE边上的动点,求PE+PQ的最小值.
3√3
【答案】(1)见解析;(2)√2;(3) .
4
【分析】(1)根据四边相等的四边形是菱形即可判断.
(2)矩形的性质和勾股定理求解.
(3)作OQ⊥CE于Q,交CD于P,此时PE+PQ的值最小,由折叠的性质得出∠DCE=∠DCO,PE=
1 3
PO,得出PE+PQ=PO+PQ=OQ,由直角三角形的性质得出CQ= OC= ,OQ=√3CQ即可得到答案.
2 4
【详解】解:(1)证明:∵四边形ABCD是矩形,∴AC与BD相等且互相平分,
∴OC=OD,
∵△COD关于CD的对称图形为△CED,
∴OD=ED,EC=OC,
∴OD=ED=EC=OC,
∴四边形OCED是菱形.
(2)解:∵四边形ABCD是矩形,
∴CD=AB=2.
∵四边形OCED是正方形,
∴∠COD=90°.
在直角△COD中,由勾股定理得:
OC²+OD²=2²,
∵OD=OC,
∴OC=√2;
(3)解:作OQ⊥CE于Q,交CD于P,如图所示:
3√3
此时PE+PQ的值最小为 ;理由如下:
4
∵△COD沿CD所在直线折叠,得到△CED,
∴∠DCE=∠DCO,PE=PO,
∴PE+PQ=PO+PQ=OQ,
∵AC=BD=3,
3
∴OC=OD= ,
2
∴∠DCO=∠ACD=30°,
∴∠DCE=30°,
∴∠OCQ=60°,
∴∠COQ=30°,
1 3 3√3
∴CQ= OC= ,OQ=√3CQ=
2 4 4
3√3
即PE+PQ的最小值为 .
4【点睛】本题主要考查了翻折变换的性质,矩形的性质,菱形的性质与判定,正方形的判定,勾股定理以
及垂线最短等知识,熟练掌握翻折的性质和菱形的性质与判定是解题的关键.
26.(2021秋·全国·八年级专题练习)如图,在平行四边形ABCD中,AB=2,AD=1,∠B=60°,将平
行四边形ABCD沿过点A的直线l折叠,使点D落到AB边上的点D'处,折痕交CD边于点E.
(1)求证:四边形BCED'是菱形;
(2)若点P是直线l上的一个动点,请作出使PD'+PB为最小值的点P,并计算PD'+PB.
【答案】(1)见解析;(2)作图见解析,√7
【分析】(1)利用翻折变换的性质以及平行线的性质得出∠DAE=∠EAD'=∠DEA=∠D'EA,进而
利用平行四边形的判定方法得出四边形DAD'E是平行四边形,进而求出四边形BCED'是平行四边形,根
据折叠的性质得到AD=AD',然后又菱形的判定定理即可得到结论;
(2)由四边形DAD'E是平行四边形,得到▱DAD'E是菱形,推出D与D'关于AE对称,连接BD交AE
1 √3
于P,则BD的长即为PD'+PB的最小值,过D作DG⊥BA于G,解直角三角形得到AG= ,DG= ,
2 2
根据勾股定理即可得到结论.
【详解】解:证明:(1)∵将▱ABCD沿过点A的直线l折叠,使点D落到AB边上的点D'处,
∴∠DAE=∠D' AE,∠DEA=∠D'EA,∠D=∠AD'E,
∵DE//AD',
∴∠DEA=∠EAD',
∴∠DAE=∠EAD'=∠DEA=∠D'EA,
∴∠DAD'=∠DED',∴四边形DAD'E是平行四边形,
∴DE=AD',
∵四边形ABCD是平行四边形,
∴AB=DC,AB//DC,
∴CE=D'B,CE//D'B,
∴四边形BCED'是平行四边形;
∵AD=AD',
∵AB=2,AD=1,
∴AD=AD'=BD'=CE=BC=1,
∴▱BCED'是菱形;
(2)∵四边形DAD'E是菱形,
∴D与D'关于AE对称,
连接BD交AE于P,则BD的长即为PD'+PB的最小值,
过D作DG⊥BA于G,
∵CD//AB,
∴∠DAG=∠CDA=60°,
∵AD=1,
1 √3
∴AG= ,DG= ,
2 2
5
∴BG= ,
2
∴BD=√DG2+BG2=√7,
∴PD'+PB的最小值为√7.
【点睛】本题考查了平行四边形的性质,最短距离问题,勾股定理,菱形的判定和性质,正确的作出辅助
线是解题的关键.27.(2019秋·湖南长沙·八年级雅礼中学校考期中)如图,在平行四边形ABCD中,AB=10,AD=16,
∠A=60°,P是射线AD上一点,连接PB,沿PB将ΔAPB折叠,得ΔA'PB.
(1)如图所示,当∠DPA'=10°时,APB=_______度;
(2)如图所示,当PA'⊥BC时,求线段PA的长度;
(3)当点P为AD中点时,点F是边AB上不与点A、B重合的一个动点,将ΔAPF沿PF折叠,得到
ΔA'PF,连接BA',求ΔBA'F周长的最小值.
【答案】(1)85°;(2)5√3+5;(3)2+2√21
【分析】(1)求出∠APA',利用翻折不变性解决问题即可.
(2)如图2中,作BH⊥AD于H.根据30度角所对的直角边等于斜边的一半及勾股定理求出AH,PH即
可解决问题.
(3)ΔBA'F的周长=F A'+BF+BA'=AF+BF+BA'=AB+BA'=10+BA',推出当BA'的周长最小时,
ΔBA'F的周长最小,由此即可解决问题.
【详解】(1)如图1:
∵∠DPA'=10°∴∠APA'=180°−∠DPA'=180°−10°=170°
由折叠的性质可知:
1
∠APB=∠A'PB= ×170°=85°
2
故答案为:85°
(2)如图2:作BH⊥AD于H
在Rt△ABH中
∵∠AHB=90°,AB=10,∠A=60°
∴∠ABH=30°
1
∴AH= AB=5
2
∴BH=√AB2−AH2=√102−52=5√3
∵四边形ABCD是平行四边形
∴AD∥BC
∵PA'⊥BC
∴PA'⊥AD
∴∠APA'=90°
∴∠HPB=∠BPA'=45°
∴PH=BH=5√3
∴PA=AH+PH=5√3+5
故答案为:5√3+5
(3)如图3中,作BH⊥AD于H ,连接BP
∵PA=8,AH=5
∴PH=3
∵BH=5√3∴PB=√PH2+BH2=√32+(5√3) 2=2√21
由翻折可知: PA=PA'=8, FA=FA',
ΔBFA'的周长
FA'+BF+BA'=AF+BF+BA'=AB+BA'=10+BA'
∴当BA'最小时, ΔBFA'的周长最小
∵BA'≥PB−PA'
∴BA'≥2√21−8
∴BA'的最小值为2√21−8
∴ΔBFA'的周长的最小值为: 10+2√21−8=2√21+2
故答案为:2√21+2
【点睛】本题考查了轴对称—最短路线问题、翻折变换(折叠问题),在求解过程中用到了平行四边形性
质知识点.
28.(2016秋·福建泉州·八年级统考期末)如图,正方形ABCD的边长为4,点P为对角线BD上一动点,
点E在射线BC上.
(1)填空:∠PBC= 度.
(2)若BE=t,连结PE、PC,则|PE+PC的最小值为 ,|PE﹣PC|的最大值是 (用含t的代数式表
示);
(3)若点E 是直线AP与射线BC的交点,当△PCE为等腰三角形时,求∠PEC的度数.【答案】(1)45;(2) ;|4﹣t|;(3)当△PCE为等腰三角形时,∠PEC的度数为30°或120°.
【详解】试题分析:(1)根据正方形的对角线平分一组对角,且四个角为直角,确定出所求角度数即可;
(2)连接AP,当AP与PE在一条线上时,PE+PC最小,利用勾股定理求出最小值;当P与B重合时,|
PE﹣PC|最大,表示出最大值即可;
(3)分两种情况考虑:①当E在BC延长线上时,如图2所示,△PCE为等腰三角形,则CP=CE;②当E
在BC上,如图3所示,△PCE是等腰三角形,则PE=CE,分别求出∠PEC的度数即可.
解:(1)∠PBC=45度;
故答案为45;
(2)如图1所示:当AP与PE在一条线上时,PE+PC最小,
∵AB=4,BE=t,
∴PE+PC的最小值为 ;
当P与B重合时,|PE﹣PC|的最大值,最大值是|4﹣t|;
故答案为 ;|4﹣t|;
(3)分两种情况考虑:
①当点E在BC的延长线上时,
如图2所示,△PCE是等腰三角形,则CP=CE,
∴∠CPE=∠CEP,
∴∠BCP=∠CPE+∠CEP=2∠CEP,
∵在正方形ABCD中,∠ABC=90°,
∴∠PBA=∠PBC=45°,在△ABP和△CBP中,
,
∴△ABP≌△CBP(SAS),
∴∠BAP=∠BCP=2∠CEP,
∵∠BAP+∠PEC=90°,
∴2∠PEC+∠PEC=90°,
∴∠PEC=30°;
②当点E在BC上时,
如图3所示,△PCE是等腰三角形,则PE=CE,
∴∠CPE=∠PCE,
∴∠BEP=∠CPE+∠PCE=2∠ECP,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠PBA=∠PBC=45°,
又AB=BC,BP=BP,
∴△ABP≌△CBP,
∴∠BAP=∠BCP,
∵∠BAP+∠AEB=90°,
∴2∠BCP+∠BCP=90°,
∴∠BCP=30°,
∴∠AEB=60°,
∴∠PEC=180°﹣∠AEB=120°,
综上所述:当△PCE为等腰三角形时,∠PEC的度数为30°或120°.
29.(2021秋·全国·八年级专题练习)如图,正方形ABCD中,AB=2√5,O是BC边的中点,点E是正
方形内一动点,OE=2,连接DE,将线段DE绕点D逆时针旋转90°得DF,连接AE,CF.(1)若A、E、O三点共线,求CF的长;
(2)求△CDF的面积的最小值.
【答案】(1)3;(2)10−2√5
【分析】(1)利用勾股定理求出AO长,易得AE长,由正方形的性质利用SAS可证△ADE≌△CDF,
根据全等三角形对应边相等可得结论;
(2)过点E作EH⊥AD于点H,当O,E,H三点共线,EH最小,求出EH长,根据三角形面积公式求解
即可.
【详解】(1)由旋转得:∠EDF=90°,ED=DF,
1
∵O是BC边的中点,∴BO= BC=√5.
2
在Rt△AOB中,AO=√AB2+BO2=√20+5=5.
∴AE=AO−EO=5−2=3.
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠ADC=90°,AD=CD,
∴∠ADC=∠EDF,
即∠ADE+∠EDC=∠EDC+∠CDF,
∴∠ADE=∠CDF.
在△ADE和△CDF中
¿
∴△ADE≌△CDF.
∴CF=AE=3.
(2)由于OE=2,所以E点可以看作是以O为圆心,2为半径的半圆上运动.
过点E作EH⊥AD于点H.∵△ADE≌△CDF,
∴S =S
△ADE △CDF
当O,E,H三点共线,EH最小,EH=OH−OE=2√5−2.
1
∴S =S = ×AD×EH=10−2√5.
△CDF △ADE 2
【点睛】本题是正方形与三角形的综合题,涉及的知识点主要有正方形的性质、全等三角形的判定与性质、
勾股定理,熟练的利用正方形的性质证明三角形全等是解题的关键.
30.(2022秋·湖北咸宁·八年级统考期末)如图1,正方形ABCD的对角线AC,BD相交于O,E为BC边
上一动点(不与B,C重合),OF⊥OE交CD于F.
(1)求证:△OBE≌△OCF;
(2)求证:2OE2=BE2+DF2;
(3)如图2,若正方形ABCD边长为2√2,G为EF中点,点E在运动过程中,CG长的最小值为___________.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
(3)1
【分析】(1)先判断出OB=OC,∠OBC=∠OCD=45°,∠BOC=90°,再判断出∠BOE=∠COF,
即可得出结论;
(2)先判断出CE=DF,再利用勾股定理即可得出结论;
(3)先判断出OE⊥BC时,CG长的值最小,即可求出答案.
(1)证明:∵正方形ABCD的对角线AC,BD相交于O,
∴OB=OC,∠OBC=∠OCD=45°,∠BOC=90°,
∵OE⊥OF,
∴∠EOF=90°=∠BOC,
∴∠BOE=∠COF,
在△OBE和△OCF中,
¿,
∴△OBE≌△OCF(SAS).
(2)
由(1)知:△OBE≌△OCF,
∴OE=OF,BE=CF,
∵四边形ABCD是正方形,
∴∠BCD=90°,BC=CD,
∴BC−BE=CD−CF,
∴CE=DF,
在Rt△ECF中,CF2+CE2=EF2,
∴BE2+DF2=EF2,
在Rt△EOF中,OE=OF,
∴EF2=OE2+OF2=2OE2,
∴2OE2=BE2+DF2.
(3)
解:在Rt△ECF中,G为EF中点,
1
∴CG= EF,
2
由(2)知:EF=√OE2+OF2=√2OE2=√2OE,
√2
∴CG= OE,
2
要CG长的值最小,则OE长的值最小,
∵点E在BC上,正方形ABCD边长为2√2,OB=OC,∠BOC=90°,
∴当OE⊥BC时,OE长的值最小,
此时OE是Rt△BOC的BC边上的中线,1 1
∴OE= BC= ×2√2=√2,
2 2
√2 √2
∴CG长的最小值为 OE= ×√2=1.
2 2
故答案为:1.
【点睛】本题是四边形综台题,主要考查正方形的性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理,直角三角
形的性质,等腰三角形的三线合一,垂线段最短.确定线段OE的长取得最小值时所在的位置是解题的关
键.