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专题32 最值模型之将军遛马模型与将军过桥(造桥)模型
将军遛马模型和将军过桥(造桥)模型是将军饮马的姊妹篇,它是在将军饮马的基础上加入了平移的
思想,主要还是考查转化与化归等的数学思想。在各类考试中都以中高档题为主,本专题就将军遛马模型
和将军过桥(造桥)模型进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
在解决将军遛马和将军过桥(造桥),不管是横向还是纵向的线段长度(定长),只要将线段按照
长度方向平移即可,即可以跨越长度转化为标准的将军饮马模型,再依据同侧做对称点变异侧,异侧直接
连线即可。利用数学的转化思想,将复杂模型变成基本模型就简单容易多了,从此将军遛马和将军过桥
(造桥)再也不是问题!
.........................................................................................................................................2
模型1.将军遛马模型................................................................................................................................2
模型2.将军造桥(过桥)模型.................................................................................................................6
.......................................................................................................................................12
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模型1.将军遛马模型
将军遛马模型:已知A、B 是两个定点,P、Q 是直线m 上的两个动点,P 在Q 的左侧,且PQ 间长度恒定,
在直线m 上要求P、Q 两点,使得PA+PQ+QB 的值最小。
点A、B 在直线m 异侧(图1-1);点A、B 在直线m 同侧 (图1-2);
m
A
B
Q
P
图1-1 图1-2
将军遛马模型(异侧型):如图1-1,过A 点作AC∥m,且AC=PQ,连接BC,交直线m 于Q,Q 向左平移
PQ 长,即为P 点,此时P、Q 即为所求的点。
∵PQ 为定值,∴求PA+PQ+QB 的最小值,即求PA+QB 的最小值+PQ。
∵AC∥m,AC=PQ,得到四边形APQC 为平行四边形,故AP=QC。∴PA+QB=QC+QB,
再利用“两点之间线段最短”,可得PA+QB 的最小值为CB,故PA+PQ+QB 的最小值=PQ+CB.
m
A
B
C
Q
P
m
A
B
B'
E
Q
P
图1-1 图1-2
将军遛马模型(同侧型):如图1-2,过A 点作AE∥m,且AE=PQ,作B 关于m 的对称点B’,连接B’E,交
直线m 于Q,Q 向左平移PQ 长,即为P 点,此时P、Q 即为所求的点。
∵PQ 为定值,∴求PA+PQ+QB 的最小值,即求PA+QB 的最小值+PQ。
∵AE∥m,AE=PQ,得到四边形APQE 为平行四边形,故AP=QE。∴PA+QB=QE+QB,
根据对称,可得QB’=QB,即QE+QB=QE+QB’,
m
A
B
Q
P
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再利用“两点之间线段最短”,可得QE+QB’的最小值为EB’,故PA+PQ+QB 的最小值=PQ+EB’。
例1.(2023·陕西·模拟预测)如图,菱形ABCD 的边长为3,∠BAD=60°,点E、F 在对角线AC 上(点E
在点F 的左侧),且EF=1,则DE+BF 最小值为________
【答案】
【分析】作DM
AC,使得DM=EF=1,连接BM 交AC 于F,由四边形DEFM 是平行四边形,推出
DE=FM,推出DE+BF=FM+FB=BM,根据两点之间线段最短可知,此时DE+FB 最短,由四边形ABCD 是
菱形,在Rt△BDM 中,根据勾股定理计算即可.
【详解】解:如图,作DM
AC,使得DM=EF=1,连接BM 交AC 于F,
∵DM=EF,DM
EF,∴四边形DEFM 是平行四边形,∴DE=FM,∴DE+BF=FM+FB=BM,
根据两点之间线段最短可知,此时DE+FB 最短,∵四边形ABCD 是菱形,AB=3,∠BAD=60°
∴AD=AB,∴△ABD 是等边三角形,∴BD=AB=3,
∵BD⊥AC,DM∥AC,∴BD⊥DM,在Rt△BDM 中,BM=
=
∴DE+BF 的最小值为
.故答案为
.
【点睛】本题考查菱形的性质、平行四边形的判定和性质、两点之间线段最短、勾股定理等知识,解题的
关键是学会添加常用辅助线,把问题转化为两点之间线段最短解决,属于中考填空题中的压轴题.
例21.(2023·安徽合肥·校考三模)在边长为2 的正方形
中,点E、F 是对角线
上的两个动点,
且始终保持
,连接
、
,则
的最小值为( )
A.
B.3
C.
D.
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【答案】B
【分析】过点
作
使
,易得四边形
为平行四边形,得到
,进而得到
,得到
三点共线时,
有最小值即为
的长,利用勾股定理进行
求解即可.
【详解】解:过点
作
使
,则:四边形
为平行四边形,
∴
,∴
,∴当
三点共线时,
有最小值即为
的长,
∵四边形
为正方形,∴
,
,
,
∴
,
,∴
,即:
的最小值为3.故选B.
【点睛】本题考查正方形的性质,平行四边形的判定和性质,勾股定理.解题的关键是构造平行四边形,
进行线段的转化.
例3.(2024·河北邯郸·三模)如图,在边长为1 的菱形
中,
,将
沿射线
的
方向平移得到
,分别连接
,
,
,则
的最小值为( )
A.1
B.
C.
D.2
【答案】C
【分析】根据菱形的性质得到
,
,根据平移的性质得到
,
,推出
四边形
是平行四边形,得到
,于是得到
的最小值
的最小值,根据
平移的性质得到点
在过点
且平行于
的定直线上,作点
关于定直线的对称点
,连接
交定直
线于
,则
的长度即为
的最小值,求得
,得到
,于是得到结论
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【详解】解:在边长为1 的菱形
中,
,
,
,
将
沿射线
的方向平移得到
,
,
,
四边形
是菱形,
,
,
,
,
,
四边形
是平行四边形,
,
的最小值
的最小值,
点
在过点
且平行于
的定直线上,
作点
关于定直线的对称点
,连接
交定直线于
,则
的长度即为
的最小值,
在
中,
,
,
,
,
,
,
,
,作
,
过点D 作
垂足为G
在
中,
.故选:
.
【点睛】本题考查了轴对称
最短路线问题,菱形的性质,矩形的判定和性质,解直角三角形,平移的性
质,求得
的最小值
的最小值是解题的关键.
例4.(2024·陕西西安·模拟预测)如图,在正方形
中,
,
是对角线
上两点点
靠近点
,
且
,当
的最小值为
时,
的长为 .
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【答案】
【分析】本题考查了正方形的性质,平行四边形的性质与判定,线段和的最值问题,勾股定理;平移
至
,则
,连接
,得出四边形
是平行四边形,则
,
,根
据题意可得
,在
中,勾股定理求得
,进而即可求解.
【详解】解:如图所示,平移
至
,则
,连接
,
∴四边形
是平行四边形,∴
,
,∵
,∴
∵在正方形
中,
,
是对角线
上两点
∴
∴
在
中,
∴
故答案为:
.
模型2.将军造桥(过桥)模型
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将军造桥(过桥)模型:已知,如图2,将军在图中点A 处,现要过河去往B 点的军营,桥必须垂直于河岸
建造,问:桥建在何处能使路程最短?(即:AM+MN+NB 的值最小)。
河
B 军营
A
将军
N
M
A'
河
B 军营
A
将军
N
M
图2-1 图2-2
将军造桥(过桥)模型:如图2-2,过A 点作AA’∥MN,且AA’=MN,连接A’B,
∵AA’∥MN,且AA’=MN ∴四边形APQC 为平行四边形,故AM=A’N,
∵MN 为定值,∴求AM+MN+NB 的最小值,即求AM+NB 的最小值+MN。
再利用“两点之间线段最短”,可得AM+NB 的最小值为A’B,故AM+MN+NB 的最小值=A’B+MN。
例1.(2023·陕西西安·校考模拟预测)如图,
中,
,
,
,
,
;垂足分别为点F 和E.点G 和H 分别是
和
上的动点,
,那么
的
最小值为______.
【答案】
【分析】过点E 作
交
于点I,连接
.易求出
,
,
.易证
四边形
为平行四边形,得出
,即说明当
最小时,
最小.由当点I,
H,C 三点共线时,
最小.结合平行四边形的判定和性质和勾股定理求出
,即得出
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,即可得出答案.
【详解】解:如图,过点E 作
交
于点I,连接
.
∵
中,
,
,∴
,∴
,
∴
,
.∵
,
,∴
.
∵
,∴四边形
为平行四边形,∴
.同理可得出
.
∵
,
,∴四边形
为平行四边形,
∴
,∴四边形
为平行四边形,
∴
,∴
,∴当
最小时,
最小.
∵当点I,H,C 三点共线时,
最小,∴此时
最小,如图,
∵
,∴
.∵
∴四边形
为平行四边形,∴
,
,
∵
,
,∴
,∴
,∴
,
∴
的最小值为
. 故答案为:
.
【点睛】本题考查平行四边形的性质和判定,含30 度角的直角三角形,勾股定理,平行线的判定,两点之
间线段最短等知识.正确作出辅助线,理解当点I,H,C 三点共线时,
最小,即此时
最小是解题关键.
例2.(2023·江苏苏州·校考二模)如图,在
中,
.如果在三
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角形内部有一条动线段
,且
,则
的最小值为________.
【答案】
【分析】在
上取一点
,使得
,连接
,如图所示,首先证明
,将
绕点
顺时针旋转
得到
,连接
,过点
作
交
的延长线于
,证明
,求出
可得结论.
【详解】解:在
上取一点
,使得
,连接
,如图所示:
,
,
四边形
是平行四边形,
,
,
将
绕点
顺时针旋转
得到
,连接
,过点
作
交
的延长线于
,如图所
示:
,
,
是等边三角形,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
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,
的最小值为
,故答案为:
.
【点睛】本题考查解直角三角形的应用,旋转变换,两点之间线段最短等知识,解题的关键是学会利用旋
转法添加辅助线,构造全等三角形解决问题,属于中考填空题中的压轴题.
例3.(2024·陕西西安·二模)如图1,正方形
的边长为4,点
是对角线
上两动点,且
,将点
沿
的方向平移2 个单位得到点
,连接
、
.
(1)①四边形
的形状为_____________;
②连接
、
,当点
,
,
共线时,
的值为_____________.
(2)自古以来,黄河就享有“母亲河”的美誉,是中华文明的发源地之一,也是中华民族生生不息、赖以生
存的摇篮.如图2,某地黄河的一段出现了分叉,形成了“
”字型支流,分叉口有一片三角形地带的湿
地,在支流1 的左上方有一村庄
,支流2 的右下方有一开发区
,为促进当地的经济发展,经政府决定
在支流1 和支流2 上分别修建一座桥梁
、
(支流1 的两岸互相平行,支流2 的两岸也互相平行,桥
梁均与河岸垂直),你能帮助政府计算一下由村庄
到开发区
理论上的最短路程吗?(即
和的最小值).经测量,
、
两地的直线距离为2000 米,支流1、支流2 的宽度
分别为
米、250 米,且与线段
所夹的锐角分别为
、
.
【答案】(1)①平行四边形;②6.(2)
米
【分析】本题主要考查了正方形的性质,平行四边形的性质与判定,勾股定理,含30 度角的直角三角形的
性质,平移的性质:
(1)①根据平行的性质得到
,据此可证明四边形
是平行四边形;②由正方
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形的性质得到
,
,由勾股定理得
,由平行线的
性质得到
,则
,由勾股定理得到
,再由正方形的性质和平行四
边形的性质得到
,
,则
;
(2)如图所示,将点A 沿着垂直于支流1 的河岸的方向平移
米得到
,连接
,将点B 沿着垂
直于支流2 的河岸的方向平移
米得到
,连接
,则四边形
和四边形
都是平行四边形,
可得
,则当
四点共线时,
最小,即此时
最小;如图所示, 分别延长
交于H,则
,进
而得到
,则
米,
米,进一步得到
米,
米,
则
米, 即可得到
的最小值为
米.
【详解】(1)解:①由平行的性质可得
,
∴四边形
是平行四边形,故答案为:平行四边形;
②∵四边形
是正方形,∴
,
,
∴
,
∵
,∴
,∴
,∴
,
由正方形的对称性可得
,由平行四边形的性质可得
,
∴
,故答案为:6;
(2)解:如图所示,将点A 沿着垂直于支流1 的河岸的方向平移
米得到
,连接
,将点B 沿
着垂直于支流2 的河岸的方向平移
米得到
,连接
,
∴四边形
和四边形
都是平行四边形,∴
,
∴
,
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∴当
四点共线时,
最小,即此时
最小;
如图所示, 分别延长
交于H,
∵支流1 和支流2 与线段
所夹的锐角分别为
、
,
∴
,∴
,∴
米,
∴
米,∴
米,
米,
∴
米, ∴
的最小值为
米.
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1.(2023 安徽中考学二模)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( )
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.
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【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.
2.(2023·广西·二模)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.
【点睛】本题考查了轴对称—最短路径问题,要利用“两点之间线段最短”,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.
3.(2024·四川泸州·一模)如图,在直角坐标系中,
,
,C 是
的中点,点D 在第二象
限,且四边形
为矩形,P 是
上一个动点,过点P 作
于H,Q 是点B 关于点A 的对称点,
则
的最小值为 .
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【答案】6
【分析】本题考查了一次函数点的坐标的求法、三角形面积的求法和三点共线及最值,综合性强,是中考
常见题型.连接
,根据
、
的坐标先确定
和
的长,证明四边形
是矩形,得
,再证明四边形
是平行四边形,则
,在
中,
是定值,
所以只要
的值最小就可以,当
、
、
在同一直线上时,
的值最小,利用平行四边形
的性质求出即可.
【详解】解:如图,连接
,
,
,
,
,
是
的中点,
,
,
四边形
是矩形,
,
,
四边形
是平行四边形,
,
,
要使
的值最小,只需
、
、
三点共线即可,
点
是点
关于点
的对称点,
,又
点
,根据勾股定理可得
,
此时,
,即
的最小值,6;故答案为:6
4.(2022·四川自贡·中考真题)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____________.
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【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,
∴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:
【点睛】此题主要考查了利用轴对称求最短路径问题,矩形的性质,勾股定理等知识,确定GE+CF 最小时
E,F 位置是解题关键.
5.(2023 上·江苏盐城·九年级校联考阶段练习)如图,正方形
内接于⊙O,线段
在对角线
上运动,若⊙O 的周长为
,
,则
周长的最小值是 .
【答案】
/
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【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:
【点睛】本题考查了正方形的性质、平行四边形的判定与性质等.推出当
时,
周长有最
小值是解题关键.
6.(2023 秋·河南南阳·九年级校联考期末)如图,在边长为
的正方形
中将
沿射线
平移,
得到
,连接
、
.求
的最小值为______.
【答案】
【分析】将△ABC 沿射线CA 平移到△AB′C′的位置,连接C′E、AE、DE,证出四边形ABGE 和四边形EGCD 均
为平行四边形,根据平行四边形的性质和平移图形的性质,可得C′E=CE,CG=DE,可得EC+GC=C′E+ED,当
点C′、E、D 在同一直线时,C′E+ED 最小,由勾股定理求出C′D 的值即为EC+GC 的最小值.
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【详解】如图,将△ABC 沿射线CA 平移到△AB′C′的位置,连接C′E、AE、DE,
AB GE DC
∵
∥
∥
且AB=GE=DC,∴四边形ABGE 和四边形EGCD 均为平行四边形,
AE BG
∴
∥
,CG=DE,∴AE CC′
⊥
,由作图易得,点C 与点C′关于AE 对称,C′E=CE,
又∵CG=DE,∴EC+GC=C′E+ED,当点C′、E、D 在同一直线时,C′E+ED 最小,
此时,在Rt
C′D′E
△
中,C′B′=4,B′D=4+4=8, C′D=
,
即EC+GC 的最小值为
,故答案为:
.
【点睛】本题考查正方形的性质、图形的对称性、线段最短和平行四边形的性质与判定,解题的关键是将
两条线段的和转化为同一条线段求解.
7.(2024·江苏扬州·一模)如图,在矩形
中,点E、F 是对角线
上的两点,
,
,点G 是边
的中点.当
取最小值时,
的值为 .
【答案】2
【分析】取
的中点
,连接
.根据点
是边
上的中点,则
,推出四边形
是平行四边形,所以
,因此
,当
、
、
三点在同一直线上时,
最小,即
,由
,
推出
,代入计算得
出答案.
【详解】解:如图,取
的中点
,连接
.
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∵点
是边
上的中点,∴
是
的中位线,∴
.
∵
是矩形,
,∴
,
,
∴
,∴
,
∵
,∴
,∴四边形
是平行四边形(一组对边平行且相等的四边形是平行四边形),
∴
,∴
,∴当
、
、
三点在同一直线上时,
最小,
∵
,
,∴
,∴
,
∴
,∴
,故答案为:2.
【点睛】本题考查了矩形的性质,轴对称,三角形中位线,平行四边形的性质和判定,直角三角形的性质,
相似三角形的判定与性质,综合性较强,难度适中,证明
是解题的关键.
8.(2024·陕西西安·模拟预测)如图,矩形
中,
,
,
是
边上一动点,过点
作对角线
的垂线,分别交
于点
、交直线
于点
,则点
在运动过程中,
的最
小值是 .
【答案】
/
【分析】过点
作
交
于
,过点
作
,使
,连接
,
,推出
的最小值为
的长度,
为定值,再分别求出
、
的长度即可.
【详解】解:过点
作
交
于
,过点
作
,使
,连接
,
,如下
图,
淘宝:学思创想
∴四边形
是平行四边形,∴
,
,∴
,
即
取最小值为
的长度,∵四边形
是矩形,
,
,
∴
,
,
,
,
,
∴
,∵
,
,
∴四边形
是平行四边形,∴
,∴
,
∵
,∴
,
,∴
,
∴
,∴
,
又∵
,∴
,∴
,即
,解得
,
∴
,∴
,
∵
,∴
,即
的最小值为
.
故答案为:
.
【点睛】本题主要考查了矩形的性质、平行四边形的判定与性质、相似三角形的判定与性质、勾股定理、
三角形三边关系等知识,正确作出辅助线,综合运用相关知识是解题关键.
9.(2024·广东广州·三模)如图,正方形
内接于
,线段
在对角线
上运动,若
的面积
为
,
,则(1)
的直径长为 ;(2)
周长的最小值是 .
【答案】
4
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【分析】(1)根据正方形
内接于
,得到
是
,根据
,解得
(舍去),解得即可.
(2)根据正方形的性质,得到点A 与点C 是对称点,连接
,交
于点O,连接
,则
,
过点C 作
,连接
,则四边形
是平行四边形,继而得到
,
继而得到
,结合
,故当
三点共线时,
取得最小值,
得到
周长的最小值.
【详解】(1)∵正方形
内接于
,∴
是
的直径,∴
,
解得
(舍去),故答案为:
.
(2)根据正方形的性质,得到点A 与点C 是对称点,
,
连接
,交
于点O,连接
,则
,
过点C 作
,连接
,则四边形
是平行四边形,
∴
,∴
,∵
,
故当
三点共线时,
取得最小值,得到
周长的最小值.
∵
,∴
,∴
,
故
周长的最小值为4.故答案为:4.
【点睛】本题考查了正方形的性质,平行四边形的判定和性质,勾股定理,三角形不等式的应用,圆的性
质,熟练掌握平行四边形的判定和性质,勾股定理,三角形三边关系的应用是解题的关键.
10.(2024·吉林长春·三模)如图,在平面直角坐标系中,抛物线
与
轴交于点
,与
轴的
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一个交点为点
,点
在抛物线对称轴左侧,线段CD 在对称轴上,
,则四边形
周长的最小
值为 .
【答案】
【分析】本题考查了二次函数的几何综合,平行四边形的判定与性质,勾股定理,两点之间线段最短,正
确掌握相关性质内容是解题的关键.先得点
的坐标和
再证明四边形
是平行四边
形,得出
,结合两点之间线段最短,故四边形
的周长是
,运用两点
距离公式列式计算,得出
,代入计算即可作答.
【详解】解:∵抛物线
与
轴交于点
,与
轴的一个交点为点
,
∴当
时
,∴点
的坐标是
,当
时,则
,∴
,
设抛物线与
轴的另外一个交点为M,∴
∴对称轴
;则
过点M 作
轴,且
,
∵
轴,线段CD 在对称轴上,∴
∵
∴四边形
是平行四边形∴
连接
与对称轴
相交于一点,即为点D 的位置,再连接
淘宝:学思创想
∵
对称轴
,线段CD 在对称轴上,
∴
∴
此时四边形
周长有最小值
即
∵
∴
则
则
∴四边形
周长的最小值为
故答案为:
11.(2024·江苏苏州·二模)如图,等边
的边长为3,点D 在边
上,
,线段
在边
上运动,
,有下列结论:①
与
可能相等;②
与
可能相似;③四边形
面
积的最大值为
;④四边形
周长的最小值为
,其中,正确结论的序号为 .
【答案】②③/③②
【分析】①根据三角形三边之间的关系得
,进而得
,同理得
,即
,进而得
,由此得
与
不可能相等.
②假设
与
相似,设
,利用相似三角形对应边成比例,列比例式得出x 的值,再与x 的
取值范围进行比较,即可判断相似是否成立;
③过P 作
于E,过D 作
于F,过C 点作
于G 点,利用函数求四边形面积的最
大值.设
,可表示出
,
,可用函数表示出
,
,再根据
,依据
,即可得到四边形面积的最大值;
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④作D 点关于直线
的对称点
,作
,且
,连接
交
于P 点,将P 点沿射线
平移
得Q 点,连接
、
、
,则可得四边形
是平行四边形.进而可得则四边形
的周长
,此时四边形
的周长最小,计算出
,根
据勾股定理即可求出
的值,进而可得四边形
周长的最小值,即可得解.
【详解】①在
中,
,
,
,即
,
当Q 点与A 点重合时
,
.
在
中,
,
,
,
,
,
当P 点与B 点重合时
,
.综上,当Q 点与A 点重合时,
;
当P 点与B 点重合时,
;当P、Q 不与A、B 重合时
.
∴
与
不可能相等,故①错误.
②设
,
,
,
,
.假设
与
相似,
,
,
,整理得,
,解得:
,
,
,∴
或1.5 都符合题意, ∴
与
可能相似,故②正确.
③如图,过P 作
于E,过D 作
于F,过C 点作
于G 点.
设
,则
,
.
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,
,
.
,
,
,
.
中,
,
,
,
,
,∵S 随x 的增大而增大,∴当x 取最大值2.5 时,S 的值最大,
,故③正确.
④如图,作D 点关于直线
的对称点
,作
,且
,连接
交
于P 点,将P 点
沿射线
平移
得Q 点,连接
、
、
,
则
,
,且四边形
是平行四边形,
,
则四边形
的周长
,
此时四边形
的周长最小.连接
,
,且
,
,
,
,且
,
.在
中,
,
∴四边形
的周长的最小值为
,故④错误.故答案为:②③
【点睛】本题综合考查等边三角形的性质、相似三角形的性质与判定、利用函数求最值、动点变化问题等
知识.解题关键是熟练掌握数形结合的思想方法,通过用函数求最值、作对称点求最短距离,即可得解.
12.(2024·陕西咸阳·模拟预测)如图,在正方形
中,对角线
与
交于点
,
,
是
淘宝:学思创想
的中点,
是对角线
上的一条动线段,若
的最大值为
,则
的长为 .
【答案】1
【分析】本题考查正方形的性质,线段最值问题等知识点,正确作辅助线是解题关键.
过
点作
的平行线,过
点作
的平行线,两平行线交于点
,取
关于
的对称点
,连接
,
,
,根据三角形两边之查小于第三边即可得到
,在
中,利用勾股定理即可求得
答案.
【详解】解:如图,过
点作
的平行线,过
点作
的平行线,两平行线交于点
,取
关于
的
对称点
,连接
,
,
,
∵
,
,∴四边形
是平行四边形,∴
,
,
∵
关于
的对称点是
,
是
的中点,∴
是
的中点,即
在
中,
,∴
,
当
点运动到与点
,
在一条直线上的时候
,即
取到最大值
,即
,
∵
,
,∴
,∴在
中,
,
∴
,∴
.故答案为:1.
13.(2024·江苏连云港·二模)如图,正方形的边
长为4,E 是
的中点,P 是
上的动点,过点
P 作
,分别交
,
于点F,G.当
取最小值时,则
的长是 .
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【答案】
【分析】根据正方形的性质求得
与
,再由勾股定理求得
;过G 作
于G,,证明
得
,再将
沿
方向平移至
,连接
,当D、G、H 三点共线时,
的值最小,此时
为等腰直角三角形,得
,进而得
是等腰直角三角形,再证
得出
,进而即可得解.
【详解】过G 作
于M,则
,
,
∵正方形
的边长为4,∴
,
,
∵E 是
的中点,∴
,∴
,
∵
,∴
,
∴
,∴
,∴
,
将
沿
方向平移至
,连接
,则
,
,
,
当D、G、H 三点共线时,
的值最小,
此时
为等腰直角三角形,∴
,∴
是等腰直角三角形,∴
,
∵
,
,∴
,∴
,∴
,
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∴
,∴
,∴
.故答案为:
.
【点睛】本题主要考查了正方形的性质,全等三角形的性质与判定,相似三角形的判定和性质,勾股定理,
平移的性质,两点之间线段最短性质,关键是通过平移变换确定
取最小值的位置.
14.(2024·四川广安·二模)如图,
是直线
上长度固定为1 的一条动线段.已知点
,
,则
的最小值为 .
【答案】
【分析】本题主要考查了坐标与图形的性质,平行四边形的判定与性质,轴对称
最短路线问题.在
轴
上取点
,使
,则四边形
为平行四边形,作点
关于直线
的对称点
,则
,即
、
、
三点共线时,
最小值为
的长.
【详解】解:如图,在
轴上取点
,使
,则四边形
为平行四边形,
∵点
,
,
,
,
,
作点
关于直线
的对称点
,
,
,
,即
、
、
三点共线时,
最小值为
的长,
在
中,由勾股定理得
,∴
的最小值为
,故答案为:
.
淘宝:学思创想
15.(2024·陕西西安·模拟预测)如图,在正方形
中,
,
是对角线
上两点点
靠近点
,
且
,当
的最小值为
时,
的长为 .
【答案】
【分析】本题考查了正方形的性质,平行四边形的性质与判定,线段和的最值问题,勾股定理;平移
至
,则
,连接
,得出四边形
是平行四边形,则
,
,根
据题意可得
,在
中,勾股定理求得
,进而即可求解.
【详解】解:如图所示,平移
至
,则
,连接
,
∴四边形
是平行四边形,∴
,
,
∵
,∴
∵在正方形
中,
,
是对角线
上两点
∴
∴
在
中,
∴
故答案为:
.
16.(23-24 九年级下·浙江杭州·阶段练习)如图,平面直角坐标系
中,点A 是直线
上一动点,
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将点A 向右平移1 个单位得到点B,点
,则
的最小值为 ,此时点B 坐标为 .
【答案】
【分析】设
,
,即将C,O 均向左移动一个单位,可证四边形
和四边形
是平
行四边形,得
,这样
的最值问题转化为
最值问题,作D 点关于直线
的对称点E,连接
,由对称性可证
的最小值为
,即
的最小值为
,求
出一次函数与坐标轴的交点,并求出
,
,在
中,即
可取出
,由同角的余角相等,可证
,由解直角三角形,
在
中,
,
,再由勾股定理
即可求出
;求出直线
的解析式,并与直线
联立,求出交点A,由平移即可求出B 点坐标;
【详解】如图,设
,
,作D 点关于直线
的对称点E,连接
交直线
于
A,连接
,
交直线
于G,作
轴于S,
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将点A 向右平移1 个单位得到点B,
,
,
,
轴,
四边形
和四边形
是平行四边形,
,
点D,E 关于直线
对称,
,
,
,
,
的最小值为
,
令
,得
,解得
,
,
,
,
令
,得
,
,
,在
中,
,
,
,
在
中,
,
,
,
,
,
,
在
中,
,
,
,
,在
中,
,
设直线
的解析式为
,把
,
代入得,
,解得
,
直线
的解析式为
,
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联立
,解得
,
,
.故答案为:
,
.
【点睛】本题考查了一次函数的性质,轴对称最短路线问题,平行四边形的性质、勾股定理的应用,一次
函数与方程的关系,解直角三角形,解题的关键是通过转化思想的运用,证得
的最小值为
.
17.(2024·陕西西安·二模)如图,在平面直角坐标系中,点
,
,
,将线段
沿x
轴向右平移得到
,连接
,
,则
的最小值为 .
【答案】
【分析】作
,且使
,连接
.作点
关于x 轴的对称点C'(0,-3),连接
交x 轴于点W,连接
,推出当点
在点W 处时,
最小,最小值是
的长,再利用勾股定
理求出
的长即可.
【详解】解:如图,作
且使
,连接
,
∴四边形
是平行四边形,
,
,
∵点
,
,∴设点
1),∴点
.
作点
关于x 轴的对称点
连接
,
,
交x 轴于点W,
,∴当点
在点W 处时,
最小,最小值是
的长.
,
的最小值是
故答案为
淘宝:学思创想
【点睛】本题考查轴对称-最短路线问题,平面直角坐标系中的平移,平行四边形的判定与性质,勾股定理,
能灵活运用平移和轴对称构造将军饮马模型是解题的关键.
18.(2023 上·陕西西安·九年级校考阶段练习)(1)问题提出如图①,在
中,
,点D,E 分别是
的中点.若点M,N 分别是
和
上的动点,则
的最小值是______.
(2)问题探究:如图②,A 和B 两地在一条河的两岸,现要在河上造一座桥(与河床垂直),桥造在何处,
才能使从A 到B 的路径
最短.博琳小组针对该问题展开讨论,小旭同学认为:过A 作河
岸的垂线,使
,
为河宽,连接
,
与河的一岸交于点N,此时在点N 处建桥,可使从A
到B 的路径
最短.你认为小旭的说法正确吗?请说明理由.(3)问题解决:如图③,在
矩形
中,
.E、F 分别在
上,且满足
,
.若边长为10 的正
方形
在线段
上运动,连接
,当
取值最小时,求
的长.
【答案】(1)3;(2)小旭的说法正确,理由见解析;(3)38 或14
【分析】(1)连接
,过点A 作
于点F,根据两点之间线段最短,可得当
时,
最
短,此时点N 与点F 重合,即
的最小值为
的长,再根据直角三角形的性质,即可求解;
(2)根据题意可得四边形
为平行四边形,从而得到
,再根据“两点之间线段最短”,当
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点
,N,B 三点共线时,
最短,即可求解;
(3)过点N 分别作
,分别交
于点H,G,连接
交
于点T,过点G 作
于点X,则
,
,证明四边形
,四边形
都是平行四边形,
可得
,从而得到当点H,T,G 三点共线时,
的
值最小,此时点N 与点T 重合,然后证明
,可得
,可求得
的长;过点Q 分别作
,分别交
于点K,L,连接
交
于点S,当点K,S,L 三点共线时,
的值最小,此时点N 与点S 重合,同理可求出
的长,即可求解.
【详解】解:(1)如图,连接
,过点A 作
于点F,∴
,
当
时,
最短,此时点N 与点F 重合,即
的最小值为
的长,
∵
,∴
,∴
,
∴
的最小值为3;故答案为:3
(2)解:小旭的说法正确,理由如下:根据题意得:
,
,
∴四边形
为平行四边形,∴
,
根据“两点之间线段最短”,当点
,N,B 三点共线时,
最短,
∵
为河宽,∴在点N 处建桥,可使从A 到B 的路径
最短.
(3)如图,过点N 分别作
,分别交
于点H,G,连接
交
于点T,过点
G 作
于点X,则
,
,
淘宝:学思创想
根据题意得:
,
,
∴四边形
,四边形
都是平行四边形,
∴
,∴
,
即当点H,T,G 三点共线时,
的值最小,此时点N 与点T 重合,
∵
,∴
,
,
,
∵
,∴
,∴
,∴
,解得:
,
∴
;
如图,过点Q 分别作
,分别交
于点K,L,连接
交
于点S,当点K,S,
L 三点共线时,
的值最小,此时点N 与点S 重合,同理
;
综上所述,当
取值最小时,
的长为38 或14.
【点睛】本题主要考查了直角三角形的性质,平行四边形的判定和性质,相似三角形的判定和性质,两点
之间,线段最短,熟练掌握直角三角形的性质,平行四边形的判定和性质,相似三角形的判定和性质,利
用类比思想解答是解题的关键.
19.(2023.山东中考二模)如图,抛物线y=ax2+bx+c(a≠0),经过点A(-1,0),B(3,0),C(0,
3)三点.(1)求抛物线的解析式及顶点M 的坐标;(2)连接AC、BC,N 为抛物线上的点且在第四象限,当
S△NBC=S△ABC时,求N 点的坐标;(3)在(2)问的条件下,过点C 作直线l∥x 轴,动点P(m,3)在直线l 上,
动点Q(m,0)在x 轴上,连接PM、PQ、NQ,当m 为何值时,PM+PQ+QN 最小,并求出PM+PQ+QN 的
最小值.
【答案】(1)y=-x2+2x+3,顶点M 坐标为(1,4);(2)点N 坐标为(4,-5);
(3)当m=
时,PM+PQ+QN 有最小值,最小值为3
+3.
【分析】(1)将点A、B、C 坐标代入解析式,解关于a、b、c 的方程组可得函数解析式,配方成顶点式
即可得点M 坐标;(2)设N(t,-t2+2t+3)(t>0),根据点N、C 坐标用含t 的代数式表示出直线CN 解
淘宝:学思创想
析式,求得CN 与x 轴的交点D 坐标,即可表示BD 的长,根据S△NBC=S△ABC,即S△CDB+S△BDN=
AB•OC 建立关于t 的方程,解之可得;(3)将顶点M(1,4)向下平移3 个单位得到点M′(1,1),连
接M′N 交x 轴于点Q,连接PQ,此时M′、Q、N 三点共线时,PM+PQ+QN=M′Q+PQ+QN 取最小值,由点
M′、N 坐标求得直线M′N 的解析式,即可求得点Q 的坐标,据此知m 的值,过点N 作NE∥x 轴交MM′延长
线于点E,可得M′E=6、NE=3、M′N=3
,即M′Q+QN=3
,据此知m=
时,PM+PQ+QN 的最小值为3
+3.
【详解】(1)解:∵抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)经过点A(-1,0),B(3,0),C(0,3),
∴
,解得:
,∴y=-x2+2x+3=-(x-1)
2+4,则抛物线的顶点M 坐标为(1,4);
(2)解:∵N 是抛物线上第四象限的点,∴设N(t,-t2+2t+3)(t>3),
又点C(0,3),设直线NC 的解析式为y=k1x+b1,
则
,解得:
,∴直线NC 的解析式为y=(-t+2)x+3,
设直线CN 与x 轴交于点D,当y=0 时,x=
,∴D(
,0),BD=3-
,
∵S△NBC=S△ABC,∴S△CDB+S△BDN=
AB•OC,即
BD•|yC-yN|=
[3-(-1)]×3,
即
×(3-
)[3-(-t2+2t+3)]=6,整理,得:t2-3t-4=0,解得:t1=4,t2=-1(舍去),
当t=4 时,-t2+2t+3=-5,∴点N 坐标为(4,-5);
(3)解:将顶点M(1,4)向下平移3 个单位得到点M′(1,1),连接M′N 交x 轴于点Q,连接PQ,
则MM′=3,∵P(m,3)、Q(m,0),∴PQ⊥x 轴,且PQ=OC=3,
淘宝:学思创想
∴PQ∥MM′,且PQ=MM′,∴四边形MM′QP 是平行四边形,∴PM=QM′,
由作图知当M′、Q、N 三点共线时,PM+PQ+QN=M′Q+PQ+QN 取最小值,
设直线M′N 的解析式为y=k2x+b2(k2≠0),
将点M′(1,1)、N(4,-5)代入,得:
,解得:
,
∴直线M′N 的解析式为y=-2x+3,当y=0 时,x=
,∴Q(
,0),即m=
,
此时过点N 作NE∥x 轴交MM′延长线于点E,在Rt△M′EN 中,∵M′E=1-(-5)=6,NE=4-1=3,
∴M′N=
, ∴M′Q+QN=3
,∴当m=
时,PM+PQ+QN 的最小值为3
+3.
【点睛】本题主要考查二次函数的综合问题,解题的关键是熟练掌握待定系数法求函数解析式、平行四边
形的判定与性质、勾股定理及根据两点间线段最短得到点P、Q 的位置.
20.(2023·黑龙江·九年级校考期中)问题背景(1)如图(1),在公路的一侧有
,
两个工厂,
,
到公路的垂直距离分别为
和
,
,
之间的水平距离为
.现需把
厂的产品先运送到公路
上然后再转送到
厂,则最短路线的长是_____
.
问题探究(2)如图(2),
和
是腰长为2 的两个全等的等腰直角三角形,
,点
,
重合,点
,
重合,将
沿直线
平移,得到
,连接
,
.试探究在平移过程中,
是否存在最小值.若存在,求出这个最小值;若不存在,请
说明理由.
问题解决(3)如图(3),A,B 分别是河岸m 一侧的两个旅游景点,它们到河岸的垂直距离分别是
和
,
,
的水平距离是
.游客在景点
游览完后,乘坐大巴先到河岸上的码头甲处,改乘游
轮沿河航行
到达码头乙,再乘坐大巴到达景点
.请问码头甲,乙建在何处才能使从
到
的旅游路
线最短,并求出最短路线的长.
【答案】(1)
(2)存在,最小值为
(3)最短路线长为
【分析】(1)根据最短路径的作法,找出最短路径
,再利用矩形的性质,求出
和
的距离,最
淘宝:学思创想
后利用勾股定理即可求出最短路径;
(2)根据平移的性质可知四边形
和
均为平行四边形,再利用最短路径作法得出
即为最短
距离,最后根据等腰直角三角形的性质和勾股定理即可求出答案;
(3)根据题意画图可知四边形
为平行四边形,最后根据勾股定理即可求出答案.
【详解】解:(1) 如图 (1), 点
是公路上的一点, 假设先把产品运送到点
处, 再转送到
厂, 作点
关于 的 对称点
, 连接
,
, 连接
交于点
,
则
,
,
当点
与点
重合时,
取得最小值, 为
的长.
连接
, 交于点
, 过点
作
于点
, 过点
作
, 垂足为点
,
则
,
四边形
是矩形,
,
,
又
,
,
即最短路线的长是
.故答案为:
.
(2) 存在.理由如下,如图 (2), 过点
作直线
, 作点
关于直线
的对称点
, 连接
,
,
交直线
于点
, 过点
作
交直线
于点
, 连接
,
,
, 则
.
淘宝:学思创想
由平移知
,
.又
,
四边形
是平行四边形,
,
由平移知
,
又
,
四边形
是平行四边形,
当点
与点
重合时,
最小, 最小值为
的长.
过点
作
交
的延长线于点
, 则
为等腰直角三角形.
,
,
,
的最小值为
.故答案为:存在,最小值为
.
(3) 如图 (3),设码头乙为点
, 码头甲为点
, 连接
,
,
过点
作
, 且
, 作点
关于
的对称点
, 连接
交
于点
.
连接
, 则
.
是平行四边形,
,
点
,N 重合时,旅游路线最短.
过点
作直线
, 过点
作
于点
,
则
,
,
,
,
.故答案为:最短路线长为
.
【点睛】本题考查了轴对称在最短路径问题中的应用,涉及到的知识点有矩形的性质、平行四边形的性质、
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等腰直角三角形的性质、勾股定理,解题的关键在于如何利用轴对称找到最短路径.