当前位置:首页>文档>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)-拔尖特训2023年培优(解析版)人教版_初中数学人教版_八年级数学下册_保存转存之后查看(1)_旧版-可参考_07专项讲练

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)-拔尖特训2023年培优(解析版)人教版_初中数学人教版_八年级数学下册_保存转存之后查看(1)_旧版-可参考_07专项讲练

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【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.