文档内容
模型介绍
方法点拨
一、求线段之和的最小值
1、在一条直线m上,求一点P,使PA+PB最小;
(1)点A、B在直线m两侧:
A A
m m
P
B B
(2)点A、B在直线同侧:
A
B
m
A P
B
m A'
A、A’ 是关于直线m的对称点。
2、在直线m、n上分别找两点P、Q,使PA+PQ+QB最小。(1)两个点都在直线外侧:
A
A
m
B
n
m
P P'
B
(2)一个点在内侧,一个点在外侧:
A
m
A
m P
B
B n
Q
n B'
(3)两个点都在内侧:
A'
m
m A
A P
B
Q
B n
n B'
(4)、台球两次碰壁模型
n
A
A'
B
n
D
A
B m
E
m B'
变式一:已知点A、B位于直线m,n 的内侧,在直线n、m分别上求点D、E点,使得围成的四边形ADEB周
长最短.
变式二:已知点A位于直线m,n 的内侧, 在直线m、n分别上求点P、Q点PA+PQ+QA周长最短.n
A'
n A
Q
A m
P
m A"
例题精讲
【例1】.矩形OABC在平面直角坐标系中的位置如图所示,点B的坐标为(3,4),D是OA的中点,点
E在AB上,当△CDE的周长最小时,点E的坐标为 ( 3 , ) .
解:如图,作点D关于直线AB的对称点H,连接CH与AB的交点为E,此时△CDE的周长最小.
∵D( ,0),A(3,0),
∴H( ,0),
∴直线CH解析式为y=﹣ x+4,
∴x=3时,y= ,
∴点E坐标(3, ),
故答案为:(3, ).变式训练
【变1-1】.已知菱形OABC在平面直角坐标系的位置如图所示,顶点A(5,0),OB=4 ,点P是对
角线OB上的一个动点,D(0,1),当CP+DP最短时,点P的坐标为( )
A.(1, ) B.( , ) C.( , ) D.( , )
解:如图,连接AC交OB于K,作KH⊥OA于H.
∵四边形ABCD 是菱形,
∴AC⊥OB,A、C关于对角线OB对称,
∴PC=PA,
∴PC+PD=PA+PD,
∴当D、P、A共线时,PC+PD的值最小,
在Rt△OAK中,∵OK=2 ,OA=5,
∴AK= = ,
∵KH⊥OA,
∴KH= =2,OH= =4,
∴K(4,2),
∴直线OK的解析式为y= x,
直线AD的解析式为y=﹣ x+1,由 ,解得 ,
∴OB与AD的交点P′( , ),
∴当点P与P′重合时,CP+DP最短时,点P的坐标为( , ),、
故选:D.
【变1-2】.如图,在平面直角坐标系中,矩形ABCD的顶点B在原点,点A、C在坐标轴上,点D的坐
标为(6,4),E为CD的中点,点P、Q为BC边上两个动点,且PQ=2,要使四边形APQE的周长最
小,则点P的坐标应为 ( , 0 ) .
解:点A向右平移2个单位到M,点E关于BC的对称点F,连接MF,交BC于Q,
此时MQ+EQ最小,
∵PQ=2,DE=CE=2,AE= ,
∴要使四边形APQE的周长最小,只要AP+EQ最小就行,
即AP+EQ=MQ+EQ,过M作MN⊥BC于N,设CQ=x,则NQ=6﹣2﹣x=4﹣x,
∵△MNQ∽△FCQ,
∴
∵MN=AB=4,CF=CE=2,CQ=x,QN=4﹣x,
∴ ,
解得:x= ,
∴BP=6﹣2﹣ = ,
故点P的坐标为:( ,0).
故答案为:( ,0).
【例2】.如图,在平面直角坐标系中,点A坐标为(1,3),点B坐标为(4,1),点C在x轴上,点
D在y轴上,则以A、B、C、D为顶点的四边形的周长的最小值是 + .
解:如图,作点A关于y轴的对称点A′,点B关于x轴的对称点B′,连接A′B′交x轴于C,交y
轴于D,连接AD,CD,BC,AB,四边形ABCD的周长最小.由作图可知:AD=DA′,BC=CB′,A′(﹣1,3),B′(4,﹣1)
∴四边形ABCD的周长=AB+BC+CD+AD
=AB+B′C+CD+DA′
=AB+A′B′
= +
= + ,
故答案为 + .
变式训练
【变2-1】.如图所示,已知点C(1,0),直线y=﹣x+7与两坐标轴分别交于A,B两点,D,E分别是
线段AB,OA上的动点,则△CDE的周长的最小值是( )
A.4 B.10 C.4 D.12
解:作点C关于y轴的对称点C',作点C关于y=﹣x+7的对称点C'',连接C'C'',则△CDE的周长的最
小值为C'C''的长;
∵C(1,0),
∴C'(﹣1,0),
设C''(m,n),则有
=﹣ +7, =1,
∴m=7,n=6,∴C''(7,6),
∴C'C''=10;
故选:B.
【变2-2】.如图,正比例函数 的图象与反比例函数 (k≠0)在第一象限的图象交于A点,过
A点作x轴的垂线,垂足为M,已知△OAM的面积为1.如果B为反比例函数在第一象限图象上的点
(点B与点A不重合),且B点的横坐标为1,在x轴上求一点P ( , 0 ) ,使PA+PB最小.
解:设A点的坐标为(a,b),则 ,
∴ab=k,
∵ ,
∴
∴k=2,
∴反比例函数的解析式为 .
根据题意画出图形,如图所示:
联立得 ,
解得 ,
∴A为(2,1),
设A点关于x轴的对称点为C,则C点的坐标为(2,﹣1).
令直线BC的解析式为y=mx+n∵B为(1,2),
将B和C的坐标代入得: ,
解得:
∴BC的解析式为y=﹣3x+5,
当y=0时, ,
∴P点为( ,0).
故答案为:( ,0).
1.如图,一次函数y=x+4的图象与x轴,y轴分别交于点A,B,点C(﹣2,0)是x轴上一点,点E,F
分别为直线y=x+4和y轴上的两个动点,当△CEF周长最小时,点E,F的坐标分别为( )A.E(﹣ , ),F(0,2) B.E(﹣2,2),F(0,2)
C.E(﹣ , ),F(0, ) D.E(﹣2,2),F(0, )
解:作C(﹣2,0)关于y轴的对称点G(2,0),作C(2,0)关于直线y=x+4的对称点D,连接
AD,连接DG交AB于E,交y轴于F,如图:
∴DE=CE,CF=GF,
∴CE+CF+EF=DE+GF+EF=DG,此时△CEF周长最小,
由y=x+4得A(﹣4,0),B(0,4),
∴OA=OB,△AOB是等腰直角三角形,
∴∠BAC=45°,
∵C、D关于AB对称,
∴∠DAB=∠BAC=45°,
∴∠DAC=90°,
∵C(﹣2,0),
∴AC=OA﹣OC=2=AD,
∴D(﹣4,2),
由D(﹣4,2),G(2,0)可得直线DG解析式为y=﹣ x+ ,在y=﹣ x+ 中,令x=0得y= ,
∴F(0, ),
由 得 ,
∴E(﹣ , ),
∴E的坐标为(﹣ , ),F的坐标为(0, ),
故选:C.
2.如图所示,直线y=x+4与两坐标轴分别交于A,B两点,点C是OB的中点,D,E分别是直线AB和y
轴上的动点,则△CDE周长的最小值是 2 .
解:如图,作点C关于AB的对称点F,关于AO的对称点G,连接DF,EG,
∵直线y=x+4与两坐标轴分别交于A、B两点,点C是OB的中点,
∴A(0,4),B(﹣4,0),C(﹣2,0),
∴BO=4,OG=2,BG=6,OA=OB,
∴∠ABC=45°,∴△BCF是等腰直角三角形,
∴BF=BC=2,
由轴对称的性质,可得DF=DC,EC=EG,
当点F,D,E,G在同一直线上时,△CDE的周长=CD+DE+CE=DF+DE+EG=FG,
此时△DEC周长最小,
∵Rt△BFG中,FG= =2 ,
∴△CDE周长的最小值是2 .
故答案为:2 .
3.如图,在平面直角坐标系中,一次函数y=x+3 的图象与x轴交于点A,与y轴交于点B,点P在线
段AB上,PC⊥x轴于点C,则△PCO周长的最小值为 3+ 3 .
解:设点P(m,m+3 ),则PC=m+3 ,OC=﹣m,
△PCO周长=OP+OC+PC=OP+m+3 ﹣m=3 +PO,
即△PCO周长取得最小值时,只需要OP最小即可,
故点O作OD⊥AP,当点D、P重合时,OP(OD)最小,
△AOB为等腰直角三角形,则BOD也为等腰三角形,
设:OD=a,则DO=BD=a,
由勾股定理得:2a2=(3 )2,解得:a=3=OD=OP,
故△PCO周长的最小值=3 +PO=3+3 ,
故答案为:3+3 .4.如图所示,已知点C(1,0),直线y=﹣x+7与两坐标轴分别交于A,B两点,D,E分别是AB,OA
上的动点,则△CDE周长的最小值是 1 0 .
解:如图,点C关于OA的对称点C′(﹣1,0),点C关于直线AB的对称点C″,
∵直线AB的解析式为y=﹣x+7,
∴直线CC″的解析式为y=x﹣1,
由 解得 ,
∴直线AB与直线CC″的交点坐标为K(4,3),
∵K是CC″中点,
∴可得C″(7,6).
连接C′C″与AO交于点E,与AB交于点D,此时△DEC周长最小,
△DEC的周长=DE+EC+CD=EC′+ED+DC″=C′C″= =10.
故答案为10.
5.如图,在Rt△ABO中,∠OBA=90°,A(4,4),点C在边AB上,且 = ,点D为OB的中点,
点P为边OA上的动点,当点P在OA上移动时,使四边形PDBC周长最小的点P的坐标为 P ( ,
) .解:∵在Rt△ABO中,∠OBA=90°,A(4,4),
∴AB=OB=4,∠AOB=45°,
∵ = ,点D为OB的中点,
∴BC=3,OD=BD=2,
∴D(2,0),C(4,3),
作D关于直线OA的对称点E,连接EC交OA于P,
则此时,四边形PDBC周长最小,E(0,2),
∵直线OA 的解析式为y=x,
设直线EC的解析式为y=kx+b,
∴ ,
解得: ,
∴直线EC的解析式为y= x+2,
解 得, ,
∴P( , ),
故答案为:( , ).6.如图,平面直角坐标系中,直线y= x+8分别交x轴,y轴于A,B两点,点C为OB的中点,点D在
第二象限,且四边形AOCD为矩形.动点P为CD上一点,PH⊥OA,垂足为H,点Q是点B关于点A
的对称点,当BP+PH+HQ值最小时,点P的坐标为 (﹣ 4 , 4 ) .
解:BP+PH+HQ有最小值,
理由是:∵直线y= x+8分别交x轴,y轴于A,B两点,点C为OB的中点,
∴OB=8,OA=6,OC=4,
连接PB,CH,HQ,则四边形PHCB是平行四边形,如图,
∵四边形PHCB是平行四边形,
∴PB=CH,∴BP+PH+HQ=CH+HQ+4,
∵BP+PH+HQ有最小值,即CH+HQ+4有最小值,
∴只需CH+HQ最小即可,
∵两点之间线段最短,
∴当点C,H,Q在同一直线上时,CH+HQ的值最小,
过点Q作QM⊥y轴,垂足为M,
∵点Q是点B关于点A的对称点,
∴OA是△BQM的中位线,
∴QM=2OA=12,OM=OB=8,
∴Q(﹣12,﹣8),
设直线CQ的关系式为:y=kx+b,
将C(0,4)和Q(﹣12,﹣8)分别代入上式得:
,
解得: ,
∴直线CQ的关系式为:y=x+4,
令y=0得:x=﹣4,
∴H(﹣4,0),
∵PH∥y轴,
∴P(﹣4,4),
故答案为:(﹣4,4).
7.如图,在长度为1个单位长度的小正方形组成的正方形网格中,点A,B,C在小正方形的顶点上.
(1)在图中画出与△ABC关于直线l成轴对称的△A'B'C';
(2)在直线l上找一点P,使PA+PB的长最短.解:(1)如图,△A′B′C′即为所求.
(2)如图,点P即为所求.
8.如图,已知△ABC三个顶点坐标分别为A(0,4),B(﹣2,﹣2),C(3,0),点P在线段AC上移
动.当点P坐标为(1,m)时,请在y轴上找点Q,使△PQC周长最小.
解:∵A(0,4),C(3,0),
设直线AC的解析式为y=kx+b,∴ ,解得 ,
∴直线AC的解析式为y=﹣ x+4;
∵点P在线段AC上移动,点P坐标为(1,m),
∴m=﹣ ×1+4= ,
∴P(1, ),
作P点关于y轴的对称点P′,连接P′C交y轴于Q,此时PQ+QC=P′C,根据两点之间线段最短,
Q就是使△PQC周长最小的点;
则P′(﹣1, ),
设直线P′C的解析式为y=mx+n,
∴ ,解得 ,
∴直线P′C的解析式为y=﹣ x+2,
∴Q点的坐标为(0,2).
9.如图,直线l 的解析表达式为y=﹣3x+3,且l 与x轴交于点D,直线l 经过点A、B,直线l 、l 交于
1 1 2 1 2
点C.
(1)求点D的坐标;
(2)求直线l 的解析表达式;
2
(3)在x轴上求作一点M,使BM+CM的和最小,直接写出M的坐标.解:(1)∵直线l 的解析表达式为y=﹣3x+3,且l 与x轴交于点D,
1 1
当y=0时,x=1,
∴D(1,0).
(2)设直线l 的解析式为y=kx+b,则有 ,
2
解得 ,
∴y= x﹣ .
(3)如图,由 ,解得 ,
∴C( ,﹣ ),
作点C关于x轴的对称点C′( , ),∴直线BC′的解析式为y=﹣ x+ ,
∴M( ,0).
10.如图,在平面直角坐标系中,直线y=﹣2x+10与x轴交于点B,与y轴交于点C,与直线y= x交于
点A,点M是y轴上的一个动点,设M(0,m).
(1)若MA+MB的值最小,求m的值;
(2)若直线AM将△ACO分割成两个等腰三角形,请求出m的值,并说明理由.
解:(1)直线y=﹣2x+10与x轴交于点B,与y轴交于点C,
∴B(5,0),C(0,10),
解 得 ,
∴A(4,2),
∴A点关于y轴的对称点A′(﹣4,2),
如图1,连接A′B,交y轴的交点为M,
此时MA=MA′,MA+MB=MA′+MB=A′B,MA+MB的值最小,
设直线A′B的解析式为y=kx+b,
把A′(﹣4,2),B(5,0)代入得 ,
解得k=﹣ ,b= ,
∴直线A′B的解析式为y=﹣ x+ ,把M(0,m)代入得,m= ;
(2)如图2,∵A(4,2),B(5,0),C(0,10),
∴OA2=42+22=20,AC2=(4﹣0)2+(2﹣10)2=80,OC2=102=100,
∴OA2+AC2=OC2,
∴△OAC是以OC为斜边的直角三角形,
若M点是OC的中点,则AM= OC,此时直线AM将△ACO分割成两个等腰三角形,
∴M(0,5),
∴m=5.
11.如图,在直角坐标系中,点A、B的坐标分别为(1,4)和(3,0),点C是y轴上的一个动点,且
A、B、C三点不在同一条直线上.
(1)求AB的长;
(2)求△ABC的周长的最小值;
(3)若D(3,4),连接AD、CD,是否存在点C,使得△ACD的面积与6?若存在,求出点C,若不
存在,说明理由.解:(1)作AD⊥OB于D,如图1所示:
则∠ADB=90°,OD=1,AD=4,OB=3,
∴BD=3﹣1=2,
∴AB= =2 .
(2)如图2中,
要使△ABC的周长最小,AB一定,
则AC+BC最小,
作A关于y轴的对称点A′,连接BA′交y轴于点C,
点C即为使AC+BC最小的点,
作A′E⊥x轴于E.
由对称的性质得:AC=A′C,
则AC+BC=A′B,A′E=4,OE=1,∴BE=4,
由勾股定理得:A′B= =4 ,
∴△ABC的周长的最小值为2 +4 .
(3)存在.如图3中,设C(m,0).
由题意: ×2×|m﹣4|=6,
解得m=10或﹣2,
∴满足条件的点C的坐标为(0,10)或(0,﹣2).
12.如图,一次函数 的图象分别与x轴、y轴交于A、B,以线段AB为边在第一象限内作等腰
Rt△ABC,使∠BAC=90°.
(1)分别求点A、C的坐标;
(2)在x轴上求一点P,使它到B、C两点的距离之和最小.
解:(1)作CD⊥x轴,∵∠OAB+∠CAD=90°,∠CAD+∠ACD=90°,
∴∠OAB=∠ACD,
在△ABO和△CAD中,
,
∴△ABO≌△CAD(AAS)
∴AD=OB,CD=OA,
∵y=﹣ x+2与x轴、y轴交于点A、B,
∴A(3,0),B(0,2),
∴点C坐标为(5,3);
(2)作C点关于x轴对称点E,连接BE,
则E点坐标为(5,﹣3),将(0,2)(5,﹣3),代入y=ax+c中,
,
解得:
∴直线BE解析式为y=﹣x+2,
设点P坐标为(x,0),
则(x,0)位于直线BE上,
∴点P坐标为(2,0).13.如图,一次函数y=kx+b的图象与x轴,y轴分别交于点A(4,0),B(0,2).
(1)求该一次函数的表达式.
(2)O为坐标原点,D为AB的中点,OC=1,点P为y轴上的动点,求PC+PD的最小值,并求出此
时点P的坐标(用两种不同的方法求解).
解:(1)设一次函数表达式为y=kx+b,
将A(4,0)B(0,2)代入得 ,
解得: ,
所以一次函数表达式为y=﹣ x+2;
(2)法1:过点D作DE⊥OA,交OA于点E,
∵A(4,0),B(0,2),
∴OA=4,OB=2,
又∵D为AB中点,DE∥OB,
∴DE为△BOA的中位线,
∴DE= OB=1,OE= OA=2,
∴D(2,1),
作点D关于y轴的对称点D′,连接D′C交y轴于点P′,即为所求,
∴D′(﹣2,1),
∵∠D′=∠P′CO,∠D′HP′=∠P′OC,
∴△D′HP′∽△P′OC,
∴ = =2,
∴OP′= ,∴P′坐标为(0, ),最小值为 = ;
法2:求点D′的坐标部分同方法一,也可用中点坐标公式直接可得,
设直线CD′的表达式为y=mx+n,
把D′(﹣2,1),C(1,0)代入得: ,
解得: ,
∴y=﹣ x+ ,
当x=0时,y= ,
则P′(0, ),最小值为 = .
14.已知一次函数y=kx+b的图象经过点A(﹣1,﹣1)和点B(1,﹣3).求:
(1)求一次函数的表达式;
(2)求直线AB与坐标轴围成的三角形的面积;
(3)请在x轴上找到一点P,使得PA+PB最小,并求出P的坐标.
解:(1)设y与x的函数关系式为y=kx+b,
把A(﹣1,﹣1)B(1,﹣3)代入得:﹣k+b=﹣1,k+b=﹣3,解得:k=﹣1,b=﹣2,
∴一次函数表达式为:y=﹣x﹣2;
(2)设直线与x轴交于C,与y轴交于D,
把y=0代入y=﹣x﹣2,
解得x=﹣2,
∴OC=2,
把x=0代入y=﹣x﹣2,
解得:y=﹣2,
∴OD=2,
∴S△COD = ×OC×OD= ×2×2=2;
(3)作A与A 关于x轴对称,连接A B交x轴于P,则P即为所求,
1 1
由对称知:A (﹣1,1),
1
设直线A B解析式为y=ax+c,得﹣a+c=1,a+c=﹣3,
1
解得:a=﹣2,c=﹣1,
∴y=﹣2x﹣1,
令y=0得﹣2x﹣1=0,
解得:x=﹣ ,
∴P(﹣ ,0).
15.如图,在平面直角坐标系中,等腰直角三角形 ABC的顶点A在x轴上,AB=AC,∠BAC=90°,且A
(2,0)、B(3,3),BC交y轴于M,
(1)求点C的坐标;
(2)连接AM,求△AMB的面积;(3)在x轴上有一动点P,当PB+PM的值最小时,求此时P的坐标.
解:(1)如图1,作CD⊥x轴于D,BE⊥x轴于E,
∴∠CAD+∠DCA=90°,
∵∠BAC=90°,
∴∠CAD+∠BAE=90°,
∴∠BAE=∠ACD,
在△CDA和△AEB中,
,
∴△CDA≌△AEB(AAS),
∴CD=AE,AD=BE,
∵A(2,0)、B(3,3),
∴OA=2,OE=BE=3,
∴CD=AE=1,OD=AD﹣OA=1,
∴C的坐标是(﹣1,1);
(2)如图2,作BE⊥x轴于E,
设直线BC的解析式为y=kx+b,
∵B点的坐标为(3,3),C点的坐标是(﹣1,1),
∴ ,
解得, ,∴直线BC的解析式为y= x+ ,
当x=0时,y= ,
∴OM= ,
∴△AMB的面积=梯形MOEB的面积﹣△AOM的面积﹣△AEB的面积
= ×( +3)×3﹣ ×2× ﹣ ×1×3
= ;
(3)如图3,作M关于x轴的对称点M′(0,﹣ ),连接BM',交x轴于点P,此时PB+PM的值最
小,
设直线BM′的解析式为y=mx+n,
则 ,
解得, ,
∴直线BM′的解析式为y= x﹣ ,
点P在x轴上,当y=0时,x=1,
∴点P的坐标为(1,0).16.如图1,在平面直角坐标系xOy中,直线y=kx+8分别交x轴,y轴于A、B两点,已知A点坐标(6,
0),点C在直线AB上,横坐标为3,点D是x轴正半轴上的一个动点,连接CD,以CD为直角边在
右侧构造一个等腰Rt△CDE,且∠CDE=90°.
(1)求直线AB的解析式以及C点坐标;
(2)设点D的横坐标为m,试用含m的代数式表示点E的坐标;
(3)如图2,连接OC,OE,请直接写出使得△OCE周长最小时,点E的坐标.解:(1)把A(6,0)代入y=kx+8中,
得6k+8=0,解得: ,
∴ ,
把x=3代入,得y=4,
∴C(3,4);
(2)作CF⊥x轴于点F,EG⊥x轴于点G,
∵△CDE是等腰直角三角形,
∴CD=DE,∠CDE=90°,
∴∠CDF=90°﹣∠EDG=∠DEG,且∠CFD=∠DGE=90°,
∴△CDF≌△DEG(AAS)
∴CF=DG=4,DF=EG=3﹣m,
∴OG=4+m,
∴E(4+m,m﹣3);
(3)点E(4+m,m﹣3),
设x=4+m,y=m﹣3,
则y=x﹣7,
故点E在直线l:y=x﹣7上,
设:直线l交y轴于点H(0,﹣7),过点O作直线l的对称点O′,
∵直线l的倾斜角为45°,则HO′∥x轴,则点O′(7,﹣7),
连接CO′交直线l于点E′,则点E′为所求点,
OC是常数,
△OCE周长=OC+CE+OE=OC+OE′+CE′=OC+CE′+O′E′=OC+CO′为最小,
由点C、O′的坐标得,直线CO′的表达式为:y=﹣ x+
联立 ,
解得: ,
故: .
17.如图,在平面直角坐标系中,点A(a,0),AB⊥x轴,且AB=10,点C(0,b),a,b满足b=
+ +15.点P(t,0)是线段AO上一点(不包含A,O).
(1)当t=5时,求PB:PC的值;
(2)当PC+PB最小时,求t的值;
(3)请根据以上的启发,解决如下问题:正数m,n满足m+n=10,且正数p= + ,则
正数p的最小值= 2 .
解:(1)依题意,得,
,
解得,a=25,∴b=15,
∴A(25,0),C(0,15),
∵AB⊥x且AB=10,
∴B(25,10),
当t=5时,P(5,0),
∴PB= ,
pc= ,
∴PB:PC= :1.
(2)如图,作点B关于x轴的对称点B′,连接CB′交x轴于点P,
根据两点之间,线段最短可得此时,
PC+PB=PC+PB′=CB′的值最小,
设直线CB′的解析式为y=kx+15,
∵B(25,10)关于x轴的对称点为B′(25,﹣10),
∴25k+15=﹣10,
∴k=﹣1,
∴y=﹣x+15,
把y=0代入得,x=15,
∴t=15;
(3)依题意,得n=10﹣m,
∴p= + ,即求(m,0)到(0,3)和到(10,5)的距离和的最小值,
由(2)可知(10,5)关于x轴对称点为(10,﹣5),
∴p= .
故答案为:2 .