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文档简介
专题31最值模型之将军饮马模型
“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,这是唐代诗人李顽《古从军行》里的一句诗,由此却引申出一系
列非常有趣的数学问题,通常称为“将军饮马”。
将军饮马问题从本质上来看是由轴对称衍生而来,同时还需掌握平移型将军饮马(即将军遛马、造桥
或过桥),主要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,本专题就特殊的平行四边
形背景下的将军饮马问题进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
目录导航
模型1.将军饮马模型(双线段和的最小值)..............................................1
模型2.将军饮马模型(双线段差的最大值)..............................................5
模型3.将军饮马模型(多线段和的最值)................................................9
习题练模型
模型1.将军饮马模型(双线段和的最小值)
条件:A,5为定点,,"为定直线,P为直线加上的一个动点,求4P+RP的最小值。
模型(1)点N、5在直线两侧:模型(2)点4、5在直线同侧:
4
4
•♦■
9B
模型(1)点N、5在直线7M两侧:模型(2)点N、3在直线同侧:
H
图(1)图(2)
模型(1):如图(1),连结/瓦根据两点之间线段最短,NP+3P的最小值即为:线段N3的长度。
模型(2):如图(2),作点/关于定直线机的对称点,,连结/其根据两点之间线段最短,/P+2P的最小
值即为:线段N'8的长度。
模型运用
例1.(2024•陕西西安•一模)如图,在四边形中,AD//BC,AB=BC=4,AD=8,AG=2,
ZABC=90°,£是边CD上的一动点,尸为ZE的中点,则/F+G尸的最小值为.
【答案】275
【分析】本题考查轴对称中最短路线问题,正方形的判定,勾股定理,灵活运用将军饮马模型是解题的关
键.取的中点a连接CH,CG,CF,证明出厂点就是24与NE的交点,四边形BSD是平
行四边形,四边形/8C"是正方形,利用将军饮马模型得到CG是/尸+G尸的最小值,再在Rt^CG”中,
利用勾股定理求出CG即可.
【详解】取4D的中点〃连接瓦7,
AD//BC,二四边形BCD"是平行四边形,且点//为4D的中点,
;•芸=嘤=:,与/E的交点就是/E的中点凡连接CH,
AEAD2
AD//BC,/H=3C,.•.四边形/3CH是平行四边形,
AB=BC=4,乙48c=90。.•.四边形48CH是正方形,C关于38对称,
连接CF,CG,则/尸=CF,,Zb+Gb=CF+Gb2CG,即4F+G尸的最小值为CG的长,
在RSCG“中,CH=AB=4,GH=AH-AG=3-2=2,
由勾股定理,得CG=Jc〃,+G炉="8+2?=2石,故答案为:2曲.
例2.(2024・四川广安・中考真题)如图,在Y/3C。中,AB=4,AD=5,N/2C=30。,点M为直线8c上
一动点,则腿4+MD的最小值为.
【答案】V41
[分析】如图,作A关于直线BC的对称点A',连接A'D交BC于M',则AH=A'H,AHLBC,AM'=A'M',
当M,AT重合时,M4+MD最小,最小值为,再进一步结合勾股定理求解即可.
【详解】解:如图,作A关于直线3c的对称点4,连接力D交3C于AT,则=AHLBC,
=.♦.当重合时,M4+MO最小,最小值为4。,
,?AB=4,ZABC=30°,在Y43CD中,AH=^AB=2,AD//BC,:.AA'=2AH=4,AALAD,
:AD=5,;.4D="2+5?=07,故答案为:“J
【点睛】此题考查了平行四边形的性质,勾股定理,轴对称的性质,求最小值问题,正确理解各性质及掌
握各知识点是解题的关键.
例3.(2024•广东•二模)如图,菱形48co的一条对角线ZC=46,ADAB=60°,尸是对角线/C上的一
个动点,E,尸分别为边DC的中点,则PE+PF的最小值是()
A.2B.2gC.4D.4也
【答案】C
【分析】作点E关于直线/C的对称点G,连接尸G,根据轴对称的性质可知尸E+尸尸=PF+PG,证明四
边形/GFD为平行四边形,尸E+尸尸=AG=/。为最小值,再求出菱形48co的边即为尸E+尸尸的最
小值.
【详解】解:如图,连接8D,交4c于K,
•.•菱形/3C。,AB//CD,AB=CD=AD,KA=KC=26AC1BD,
,:NDAB=60°,ZDAC=30°,:.AD=2DK,
AD2-DK2=12>DK=2,AD=4,
作点£关于直线/C的对称点G,连接尸G,:.PE+PF=PF+PG,
•点E为边NO上的中点,则点G也为边的中点,
当点P、G、F在一条直线上时,PE+尸尸有最小值,
连接FG交/C于P,.•.当P,P重合时,PE+尸尸=bG为最小值,
为。的中点,二。9=/G,.,.四边形NGED为平行四边形,
FG=AD=4,;.PE+尸尸的最小值是4,故选:C.
【点睛】本题考查了轴对称中的最短距离问题、菱形的性质、平行四边形的判定与性质,勾股定理的应用,
学会利用轴对称的性质解决最短距离问题是解答本题的关键.
例4.(2024•河南洛阳•模拟预测)如图,在扇形BOC中,/BOC=60。,OD平分/BOC交前于点、D,点、E
为半径03上一动点.若阴影部分周长的最小值为2行+?,则扇形的半径08的长为.
【答案】2
【分析】本题主要考查扇形周长的计算,轴对称最短路径的计算方法,掌握扇形弧长的计算方法,轴对称
求最短路径的方法是解题的关键.根据题意可求出ZCOD=ZBOD=30°,作点D关于OB的对称点D',可
得C。'最小,则扇形周长最小,由此即可求解.
(详解]解:OD平分NBOC,NBOC=60°,NCOD=ZDOB=30°,
.AC)。TTVI—TT
设扇形的半径OC=O8=r,.•.心的长为:募x2万r=/,阴影部分的周长最小为2a+f,
36063
如图所示,作点。关于08的对称点。,连接CZ)'与08交于点E,此时,C£+£O=CE+£D'=CD'的值
最小,即阴影部分的周长最小,
/.NC0D'=ZCOB+ZBOD'=90°,:.CD'=41r,
即警+后厂=2应+£,解得,,・=2,故答案为:2.
63
模型2.将军饮马模型(双线段差的最大值)
条件:A,5为定点,胆为定直线,尸为直线/上的一个动点,求|4PdP|的最大值。
模型(1):点N、3在直线/»同侧:模型(2):点4、5在直线加异侧:
•m*B
模型(1):如图(1),延长48交直线机于点P,当/、及P不共线时,根据三角形三边关系,有:\P'A-P'B\
<AB,当/、B、P共线时,有屈故-尸岗刍瓦即|/P-8P|的最大值即为:线段48的长度。
模型(2):如图(2),作点3作关于直线力的对称点3‘,连接交直线加于点P,此时必=?"。
当“、B、P不共线时,根据三角形三边关系,有:|尸'/-尸冽=『'/-尸'8'|</8',
当/、B、尸共线时,有|F4-P8|=|口-尸斤|=/夕,故|以-尸2|9夕,即|/PAP|的最大值即为:线段的长度。
模型运用
例1.(2024•河南南阳•一模)如图,已知△/2C为等腰直角三角形,AC=BC=6,ZBCD=15°,尸为直线
CO上的动点,则|E4一尸2|的最大值为.
【答案】6
【分析】作A关于CD的对称点A',连接A'B交CD于P,则点P就是使|0-尸"的值最大的点,|刃-尸8|=©8,
连接©C,根据等腰直角三角形的性质得到/C42=/4BC=45。,ZACB=90°,根据角的和差关系得到N
ACD=75。,根据轴对称的性质得到4C=/C=8C,ZCA'A=ZCAA'=15°,推出A/BC是等边三角形,根据等
边三角形的性质即可得到结论.
【详解】如图,作/关于C。的对称点4,连接43并延长交。延长线于点P,则点P就是使|巴-尸刈的
值最大的点,\PA-PB\=A'B,连接4C,
:)SC为等腰直角三角形,AC=BC=6,;./C/8=//8C=45°,乙4cB=90。,
•.•/BCD=15。,;.Z4a>=75。,:点/与/关于CD对称,
:.CD±AA',AC=A'C,ZCA'A-ZCAA',:.ZCAA'^15°,
':AC=BC,:,A'C=BC,ACA'A=ZCAA'^15°,:.NACA'=150°,
VZACB=90°,:.ZA'CB=60°,△H8C是等边三角形,:.AB=BC=6.故答案为:6
A
【点睛】此题主要考查轴对称-最短路线问题,等腰直角三角形的性质,等边三角形的判定和性质,正确的
作出图形是解题的关键.
例2.(2024•陕西渭南,二模)如图,在菱形/BCD中,£为48边中点,而点尸在DC边上,尸为对角线NC
所在直线上一动点,已知/B=8,DF=2,且N4BC=60。,则户尸-尸囿的最大值为.
【答案】26
【分析】本题考查菱形的性质,轴对称中最值问题,勾股定理.取的中点G,连接尸G,易得PG=PE,
故卢尸一PE|=|尸尸一PG|4尸G,即当月,。1共线时,户尸一尸£|=FG最大,作W/O于H,先后求出
HD,HF,GH,最后用勾股定理求尸G即可.
【详解】解:如图,取的中点G,连接尸G,;四边形/BCD是菱形.-2G=
AG=AE
在AAPG和VAPE中<NGAP=ZEAP:.AAPG为4PE(SAS)PG=PE
AP=AP
连接FGA\PF-PE\^\PF-PG\<FG当'G)共线时,|尸尸一所|=以?最大,图中尸,处
作于"ND=NB=60°NDFH=30。:.HD=^DF=1■-FH=yj2,2-I2=亚
,:GD=;AD=4:.GH=4-1=3...FG=^GH2+FH2=273.即户尸一所|的最大值为2G.
例3.(23-24八年级下•山东聊城•期中)如图,在正方形48。中,48=8,/C与AD交于点。,N是A0
的中点,点M在8c边上,且反欣=6.尸为对角线BD上一点,则尸A1-PN的最大值为
A
B
【答案】2
【分析】本题考查了正方形的性质,平行线分线段成比例定理,等腰直角三角形的判定与性质,最值问题
等,熟练掌握和灵活运用相关知识是解题的关键.以8。为对称轴作N的对称点N',连接尸N',根据对称
性质可知,PN=PN',由此可得尸M-PN'WAW,当三点共线时,取“=",此时即的值
最大,由正方形的性质求出/C的长,继而可得ON'=ON=2亚,AN'=60再证明要=嘲=:,可
BMAN3
得N'M〃AB,NCMN'=90。,判断出△N'C"为等腰直角三角形,求得长即可得答案.
【详解】解:如图,以8。为对称轴作N的对称点N',连接尸N',
根据轴对称性质可知,PN=PN::.PM-PNYMN',当三点共线时,取“=”,
•.•在正方形/BCD中,AB=BC=CD=AD=8,ZABC=ZBCD=ZCDA=ZDAC=90°,
AC=4iAB=8亚,为/C中点,:.AO=OC=4也,
为CM中点,,ON=2尬,AON'=ON=2y/2,AN'=6A/2)
CMCN'1
*.*BM=6,CM=AB—BM=8—6=2,-----==—,
BMAN'3
rrr
NM//AB,:.ZCMN=ZCBA=90°fVZMCN=45°,
.♦.△N'CM为等腰直角三角形,;.CM=N'N=2,故答案为:2.
模型3.将军饮马(多线段和的最值模型)
模型(1):两定点+两动点
条件:A,B为定点,在直线股、〃上分别找两点P、Q,使7M+PQ+QB最小。
两个点都在直线外侧(图1-1);内外侧各一点(图1-2);两个点都在内侧(图1-3)
图1-1图1-1图2
模型(2):一定点+两动点
条件:如图2,A为定点,在直线"八"上分别找两点P、Q,使三角形NP0的周长C4P+P0+24)最小。
模型(1-1)(两点都在直线外侧型)
如图(1-1),连结/民根据两点之间线段最短,P4+PQ+”的最小值即为:线段的长度。
模型(1-2)(直线内外侧各一点型)
如图(1-2),作点B关于定直线n的对称点",连结AB,,根据对称得到:QB=QB故PA+PQ+QB=PA+PQ+QB
根据两点之间线段最短,川+尸0+。2的最小值即为:线段N2’的长度。
模型(1-3)(两点都在直线内侧型)
如图(1-3),作点3关于定直线力的对称点3作点/关于定直线机的对称点连结/3’,
根据对称得至I:QB=QB,,PA=PA',PA+PQ+QB=PA'+PQ+QB),
根据两点之间线段最短,以+尸0+。5的最小值即为:线段/皮的长度。
模型(2):如图(2),作点/分别关于定直线加、〃的对称点/'、连结/区
根据对称得至I:QA=QA,,PA=PA",PA+PQ+QA=PA"+PQ+QA
再利用“两点之间线段最短“,得到我+尸。+0/的最小值即为:线段/,N”的长度。
模型运用
例1.(2023・四川广元•一模)如图,已知正方形48co边长为3,点£在边上且BE=1,点P,。分别
是边BC,的动点(均不与顶点重合),当四边形NEPQ的周长取最小值时,四边形/£尸。的面积是()
【答案】B
【分析】作E关于的对称点E,,点N关于DC的对称点H,连接四边形/Q。的周长最小,根
据S四边物£户°=S正方形ABCO—SAW。-SA_PC°—SABEP,即可解.
【详解】解:如图1所示,作£关于8C的对称点灯,点/关于DC的对称点4,连接HE"四边形/E尸。
的周长最小,
AD=A'D=3,BE=BE'=1,/.AA=6^AE'=4-
VDQ//AE',。是/H的中点,.是△44'£'的中位线,
ADQ=^AE'=2,CQ=DC-CQ=3-2=1,VBP//AA',:.ABE'P^/\AE'A',
.BP_器,即野BP卷CP=BC_BP=3.:3
「AAf2
S四边feiEPg=$正方形/seo-SAADQ-SAPCQ-SABEP=9_3AD,DQ_3CQ-CP--BE-BP
=9——x3x2——xlx------xlx—=—,故选:B.
222222
【点睛】本题主要考查了正方形的性质,轴对称的性质,三角形相似的判定和性质,中位线的性质,三角
形面积的计算,解题的关键是作出辅助线,找出四边形NE尸。的周长最小时,P、。的位置.
例2.(2022•山东泰安・中考真题)如图,44。3=30。,点四、N分别在边CU、02上,且(W=3,ON=5,
点尸、0分别在边08、CM上,则"尸+PQ+QN的最小值是(
C.V34-2D.V35-2
【答案】A
【分析】作加■关于OB的对称点M',作N关于OA的对称点N',连接M'N',即为〃P+PQ+0N的最小值;
证出AONV为等边三角形,△0MW为等边三角形,得出/MOAf=90。,由勾股定理求出MW即可.
【详解】解:作M关于的对称点作N关于04的对称点M,如图所示:
连接M'N',即为MP+PQ+QN的最小值.
根据轴对称的定义可知:ON'=ON=5,OM'=OM=3,NNOQ=NMQB=30。,
:.ZN0N'=6Q°,ZMOM'=6Q°,,△ONV为等边三角形,为等边三角形,
:./NOM'=90°,.•.在RtAWOM中,M'N'=^+=734.故选:A.
【点睛】本题考查了轴对称-最短路径问题,根据轴对称的定义,找到相等的线段,得到等边三角形是解题
的关键.
例3.(23-24九年级上•陕西汉中•期中)(1)如图①,在RtZX/BC中,48=90。,AB=3,BC=4.若点产
是边/C上一点.则5P的最小值为.(2)如图②,在RtZsASC中,D5=90°,AB=BC=2,点E是
8C的中点.若点尸是边/C上一点,求必+PE的最小值.(3)公园内有一条四边形48co型环湖路,如
图③.若2000米,CD=1000米,4=60。,Z5=90°,ZC=150°.为满足市民健身需求,现要修一
条由CE,EF,尸C连接而成的步行景观道,其中点E,尸分别在边48,AD1..为了节省成本,要使所修
的这条步行景观道最短,即CE+EF+FC的值最小,求此时3E,。下的长.(路面宽度忽略不计)
图①
12
【答案】(1)y;(2)P8+PE的最小值为右;(3)3E的长为500米,。厂的长为1000米
【分析】(1)过8作于尸,由垂线段最短可知,BPL/C时,5尸的值最小,由面积法即可求解;
(2)作E关于直线/C的对称点£,连接C£,EE',PE',BE'交AC于P,由E,夕关于直线/C对称,
N/QPB+PE=PB+PE'ZBE',当3,P,£共线时,此时P8+PE最小,最小值为BE'的长度,根据
NB=90°,/B=8C=2,点E是8c的中点,可得CE=CE'=1,NBCE'=90。,再用勾股定理可得答案;
(3)作C关于/。的对称点连接DM,CM,CM交AD于H,作C关于4B的对称点N,连接3N,
延长DC,交于G,连接NG,连接血W交45于£,交AD于F,由C,N关于48对称,C,M关于4D
对称,CE=NE,CF=MF,当N,E,F,M共线,CE+EF+CF最小,根据//=60。,ZABC=90°,
/BCD=150°,可得/4DC=60。,ZMCD=ZCMD=30°,即得ZW=500米,CH=MH=5006米,
C"=iooo6米,由ZADC=60。,ZA=60°,知△/OG是等边三角形,从而CG=OG-CO=1000米,同
理可得CG=NG=1000米,ZBNG=ZBCG=30°,即得BG=;CG=500米,BC=BN=回6=5QQ0米,
BN
故CN=1000/■米=CM,知ZCNM=2CMN=30。,在■中,8E=o=50。米,在RMA田F中,
尸〃=等=500米,即得£)尸=阻+。〃=1000米.
【详解】解:(1)过3作8尸,NC于P,如图:
p
4上『飞乜7"
BCBEC(jcD
由垂线段最短可知,BP时,:/ABC=90。,48=3,AAC=^AB2+BC2=5,
-.'SAABC=^ABBC=^ACBP,••.BP=—=?;故答案为:y;
(2)作E关于直线/C的对称点El连接CE',EE',PE',BE'交4c于P,如图:
,:E,£'关于直线/C对称,:.PE=PE',:.PB+PE=PB+PE'>BE',
当B,P,共线时,PB+PE最小,最小值为BE'的长度,
VZ5=90°,AB=BC=2,:.ZACB^45°,:点£是BC的中点,:.CE=1,
,:E,夕关于直线/C对称,AZACE'=ZACB=45°,CE=CE'=1,:.ZBCE'=90°,
在Rt^BCE'中,BE'=^BC2+CE'2=7F+17=V5-•••P5+PE的最小值为石;
(3)作C关于AD的对称点M,连接DM,CM,CM交AD于H,作C关于AB的对称点N,连接BN,
延长DC,48交于G,连接NG,连接儿W交NB于E,交于尸,如图:
,由C,N关于45对称,C,M关于对称,
CE=NE,CF=MF,:.CE+EF+CF=NE+EF+MF>MN,
当N,E,F,〃共线时,此时CE+EF+CF最小;
V=60°,ZS=90°,ZC=150°,Z.ZADC=60°,
•:C,M关于对称,ZMDH=ZCDH=60°,ZCHD=ZMHD=90°,
NMCO=NC〃D=30。,...£)//=;CD=500米,由勾股定理得=50()6米,;•CM=2CH=10006米,
*/ZADC=60°,ZA=60°,,Zi/OG是等边三角形,,Z)G=4D=2000米,,CG=DG-CO=1000米,
VZBCD=150°,:.ZBCG=30°,VC,N关于对称,:.C,B,N共线,ABNG=ABCG=30°,
5G=;CG=500米,由勾股定理得米,ZCNM=NCMN,
VZ5CZ>=150°,NMCD=30。,:.ZNCM=120°,:.ACNM=ZCMN=30°,
在Rt^BNE中,8£=丝=50喧=500(米),在中,尸〃=翠=驾亘=500(米),
V3V3V3y]3
:.DF=FH+DH=500+500=1000(米),答:8E的长为500米,Db的长为1000米.
【点睛】本题是四边形综合题,考查了直角三角形性质,勾股定理,解直角三角形,等边三角形的判定和
性质,轴对称的性质等,解题的关键是作对称,根据两点之间线段最短解决问题.
习题练模型
1.(2024・河南周口•一模)如图,正方形48co中,点M,N分别为AB,3c上的动点,且W=6N,DM,
NN交于点E,点F为AB的中点,点尸为8c上一个动点,连接PE,PF.若48=4,贝1]尸E+P/的
最小值为()
9
A.VW-1B.2屈-2C.5D.
2
【答案】B
【分析】先根据SAS得皿进而可得乙4即=90,由此可得£点的运动轨迹在是以为直径
的圆上.延长48至尸使3尸=3尸,得尸与尸关于直线8C对称.连接。尸交3c于尸点,交圆。于£点,
则PE+PF=PE+PP=OP-OE,此时PE+尸尸的值最小,根据勾股定理求出。尸的长,即可得尸E+尸尸的
最小值.
【详解】•.•/8。。是正方形,,。/=。8,ZDAM=ZABN=90°,
又一;AM=BN,:.ADAM^^ABN(SAS),ZADM=ZBAN,
又;ND4E+/BAN=9Q°,:.NDAE+N4DM=9。°,:./AED=90°,
点在以为直径的圆上运动.设的中点为。,则R=2,
延长AB至F'使BF'=BF,则尸'与尸关于直线BC对称,
连接。尸交8c于尸点,交圆。于£点,则PP=P尸,PE+PF=PE+PF'=OF'-OE,
止匕时P、E、F三点共线,因此PE+P厂的值最小.在RtH?4尸'中,0A=2,4F'=4+2=6,
二。b'=亚行=2而,:.OF'-OE=2y/10-2,+的最小值为2加一2,故选:B.
【点睛】本题是一道动点问题和最值问题的综合性题目,考查了正方形的性质、全等三角形的判定和性质、
直径所对圆周角等于90度、轴对称的性质.找出E点的运动轨迹是解题的关键.
2.(2024•山东泰安・二模)如图,在矩形/3C。中,48=6,4。=5,点£是/£)边的点,ED=3,点/是
线段CD上一点,连接E尸,以EP为直角边作等腰直角AEFG,尸G为斜边,连接/G,则NG+EG的最小
值为()
C.—D.375
2
【答案】B
[分析]过点G作,AD于H,则可证明NEDF^GHE,得G"==3;取中点。,则4。=;48=3,
则点G在直线OG上运动,连接3G,则BG=/G,AG+EG=BG+EG,当E、G、8三点共线时BG+EG
最小,从而/G+EG最小,由勾股定理即可求得最小值.
【详解】解:如图,过点G作G",4D于",贝!]NG/ffi=90°,:.NGEH+NEGH=90°;
■■■四边形ABCD是矩形,;.ND=ZDAB=90°,vZFEG=90°,:.ZDEF+NGEH=90°,,ZDEF=ZEGH;
vEF=EG,...VED尸会VGHE(AAS),:.GH=DE=3;
取中点O,连接GO,则/。=工48=3,.•.G〃=/O=3,四边形/AGO是平行四边形,
2
•.•/ZMB=90。,.•・四边形/"GO是矩形,则点G在直线OG上运动;
连接BG,则GO垂直平分/B,:.BG=AG,AG+EG=BG+EG,
当£、G、8三点共线时8G+EG最小,从而NG+EG最小,
QAE=AD-DE^2,则由勾股定理BE=JAE?+AB°=4^^=2屈,即/G+EG的最小值为2M.
【点睛】本题考查了全等三角形的判定与性质,矩形的判定与性质,线段垂直平分线的性质,勾股定理,
确定点G运动的路径是解题的关键.
3.(2022•内蒙古赤峰•统考中考真题)如图,菱形/BCD,点A、B、C、。均在坐标轴上,ZABC=120。,
点/(-3,0),点E是CD的中点,点P是OC上的一动点,则PO+PE的最小值是()
A.3B.5C.272D.|G
【答案】A
【分析】直线4C上的动点尸到£、。两定点距离之和最小属“将军饮马”模型,由。关于直线/C的对称点
B,连接BE,则线段8E的长即是尸。+PE的最小值.
【详解】如图:连接:菱形N3C。,...B、。关于直线/C对称,
直线AC上的动点P到E、D两定点距离之和最小
根据“将军饮马,,模型可知BE长度即是PD+PE的最小值.,
:菱形NBCD,ZABC=120。,点N(-3,0),;./6758=60。,/。/。=30。,OA=3,
/.OD=5AD=DC=CB=2G,丛CDB是等边三角形;.BD=2百
:点E是的中点,,OE=gcO=百,且:•BE7BD°-DE?=3故选:A.
【点睛】本题考查菱形性质及动点问题,解题的关键是构造直角三角形用勾股定理求线段长.
4.(2023・辽宁盘锦•统考中考真题)如图,四边形/BCD是矩形,AB=4lQ,/。=4五,点尸是边ND上
一点(不与点4,D重合),连接PC.点、M,N分别是PB尸C的中点,连接九W,AM,DN,点、E
A.2月B.3C.372D.472
【答案】C
【分析】根据直线三角形斜边中线的性质可得/加=工8尸,DN=\CP,通过证明四边形ACWE是平行四
22
边形,可得ME=DN,则/屈+〃£=/屈+。"=;(3尸+。尸),作点。关于直线/。的对称点“,贝1J
BP+CP=BP+PM,氨B,P,"三点共线时,5尸+尸”的值最小,最小值为AW.
【详解】解::四边形4BCD是矩形,,/A4P=/C7)尸=90。,AD//BC,
•・•点M,N分别是尸8,尸C的中点,.IDN=-CP,MN=-BC,MN//BC,
222
AD//BC,MN//BC,:.MN〃BC,又;ME〃DN,四边形是平行四边形,
:.ME=DN,AM+ME=AM+DN=g(BP+CP),
如图,作点C关于直线4D的对称点M,连接尸M,BM,则AP+CP=8P+PN,
BP+PM的值最小,最小值为9/,
在中,MC=2CD=2AB=2如,BC=AD=4垃,
BM=ylBC2+MC2=J(4@2+(2A/10)2=6立,
/M+及ffi■的最小值=g8M=3收,故选C.
【点睛】本题考查矩形的性质,直线三角形斜边中线的性质,中位线的性质,平行四边形的判定与性质,
轴对称的性质,勾股定理,线段的最值问题等,解题的关键是牢固掌握上述知识点,熟练运用等量代换思
想.
5.(2023・安徽•统考中考真题)如图,E是线段48上一点,V4DE和ABCE是位于直线48同侧的两个等边
三角形,点尸,尸分别是C2/B的中点.若/8=4,则下列结论错误的是()
A.P/+PB的最小值为3月B.PE+P厂的最小值为2石
C.ACDE周长的最小值为6D.四边形4BCD面积的最小值为3K
【答案】A
【分析】延长则A/80是等边三角形,观察选项都是求最小时,进而得出当E点与尸重合时,则
。,己厂三点共线,各项都取得最小值,得出B,C,D选项正确,即可求解.
【详解】解:如图所示,延长AD,8C,依题意/。/。=/0氏4=60。;.“20是等边三角形,
•.•尸是CD的中点,:.PD=PC,,:ZDEA=ZCBA,:.ED//CQ
:.APQC=APED,ZPCQ=ZPDE,:.APDE2PC。:.PQ=PE,
.♦.四边形。EC。是平行四边形,则尸为E0的中点,如图所示,
设AQ,BQ的中点分别为G,H,则GP=^AE,PH=;EB
...当E点在48上运动时,尸在G8上运动,当瓦点与尸重合时,^AE=EB,
则。,尸,尸三点共线,尸尸取得最小值,止匕时/E=£3=g(/E+£B)=2,
则八")£丝ZXECB,C,。到48的距离相等,则CD〃/8,
此时p尸=@40=百此时V/DE■和ABCE的边长都为2,则4P,P3最小,
2
:.PF=与乂2=拒,•••PA=PB=^22+(V3)2=g:.PA+PB=2g,
或者如图所示,作点8关于曲对称点",则尸8=尸8',则当4P,夕三点共线时,AP+PB=AB'
此时AB'=JAB?+BB'=J42+(2班y=2"故A选项错误,
根据题意可得尸,。/三点共线时,P尸最小,止匕时尸£=P尸=百,则尸£+尸尸=2百,故B选项正确;
^CDE^^CD+DE+CE^CD+AE+EB=CD+AB=CD+4,即当CD最小时,ACDE周长最小,
如图所示,作平行四边形GDMH,连接CM,
ZGHQ=60°,ZGHM=ZGDM=60°,则ZCHM=120°
如图,延长DE,HG,交于点N,则/NGD=N0G"=60。,ANDG=ZADE=60°
△NGD是等边三角形,:.ND=GD=HM,
ZNPD=ZHPC
在ANPD与△HPC中,,/N=ACHP=60P:.&NPDm&HPC
PD=PC
:.ND=CH:.CH=MH:.AHCM=NHMC=30°
CM//QF,则CM1DM,:.ADMC是直角三角形,
在△CO/中,DC>DM.*.当DC=DA/'时,ZX?最短,DC=GH=-AB=2
2
VCD=PC+2PC:.ACDE周长的最小值为2+2+2=6,故C选项正确;
•••ANPD乌AHPC:.四边形/BCD面积等于S,QE+S.EBC+'=S.如+S平行四边NE8H
・•・当△BG。的面积为0时,取得最小值,此时,QG重合,C,〃重合
.•.四边形”CD面积的最小值为3x1x22=3/,故D选项正确,故选:A.
4
【点睛】本题考查了解直角三角形,等边三角形的性质,勾股定理,熟练掌握等边三角形的性质,得出当E
点与F重合时得出最小值是解题的关键.
6.(2023•广东广州•统考中考真题)如图,正方形/BCD的边长为4,点E在边3c上,且5E=1,尸为对
角线5。上一动点,连接CF,EF,则CF+E尸的最小值为.
【答案】V17
【分析】连接ZE交于一点尸,连接CF,根据正方形的对称性得到此时CF+EV=/E最小,利用勾股
定理求出NE即可.
【详解】解:如图,连接NE交AD于一点R连接CF,
•..四边形48co是正方形,.•.点N与点。关于对称,4F=CF,
CF+EF=AF+EF^AE,此时CF+EF最小,
:正方形48CD的边长为4,二NO=4,N/8C=90。,:点£在上,且BE=1,
/.AE=^AB2+BE2=74?TF=V17-即CF+EF的最小值为旧故答案为:后.
【点睛】此题考查正方形的性质,熟练运用勾股定理计算是解题的关键.
7.(2024•陕西宝鸡•二模)如图,点。是矩形的对称中心,点P,0分别在边4D,BC上,且尸0经
过点O,48=6,4P=3,3c=8,点£是边48上一动点.贝UAEP。周长的最小值为.
【分析】本题考查了矩形的性质,勾股定理,线段和的最小值计算;作尸关于的对称点P,连接尸'0,
交AB于E,连接PE,则尸E+QE的最小值为尸。,证明出周长的最小值为尸'0+尸。,作PF_LBC
于尸,PH工BC于H,利用勾股定理求出尸'。和P。即可.
【详解】解:如图,作P关于N3的对称点P,连接尸'0,交AB于E,连接PE,
P'E=PE,,尸E+QE的最小值为尸'0,,血1。周长的最小值为尸'0+P0,
作尸户_L3C于尸,PH工BC于H,•1-AP=3,P'A=3=FB,
••,点O是矩形ABCD的对称中心,经过点。/尸=CQ=3
V5C=8,BQ=5,FQ=8,P'F=AB=6,...尸'。=10,
•:PH=AB=6,HQ=5-3=2,:.PQ=2回,二亚。周长的最小值为10+2厢.
8.(2024・陕西渭南•二模)如图,在四边形中,NBAC=NBAD=68,ZACB=ZADB=90°,BC=6,
连接C。、AB交于点。,点E为4B上一动点,连接CE,点尸为CE的中点,连接。尸、DP,则。P+。尸的
最小值为.
【答案】6
【分析】本题考查全等三角形、等边三角形的性质和判定、轴对称最短路径问题,找到对称点转化线段是
解题关键.
过点P作的平行线分别交/C、BC于点、M、N,由点E为NB上一动点,点P为线段CE的中点可得到
点P在线段九W上运动,MV为“3C的中位线,求证用等腰三角形“三线合一”证明
ABLCD,所以MV_LCD,即点C与点。关于MN对称,所以。尸+OP=DP+CP2C。,同时证明△BCD
是等边三角形,CD=BC=6,即。P+DP的最小值为6.
【详解】解:过点尸作〃/2分别交/C、3C于点M、N,
;点、E为AB上一动点点尸为线段CE的中点.•.点P在线段跖V上运动,且跖V为。BC的中位线,
ZACB=ZADB
•:在AABC和八ABD中<NBAC=ABAD=60P,:.AABC为ABD(AAS),
AB=AB
:.BC=BD,AABC=NABD=90°-60°=30°,;.ABLCD,ZCBD=60°,
:.MNLCD,△BCD是等边三角形,.•.点C与点。关于MV对称,DP+OP=DP+CP>CD,
又CD=BC=6:.OP+DP的最小值为6.
B
9.(2024・陕西商洛•三模)如图,点。为正方形4BCD的对称中心,点E为AD边上的动点,连接OE,作
OFLOE交CD于点F,连接斯,尸为好的中点,G为边CD上一点,且CZ)=4CG=8,连接尸/,PG,
则PA+PG的最小值为.
【答案】2岳
【分析】如图,连接04OD,由题意知,ZOAE=ZODF=45°,ZAOD=90°,OA=OD,由
ZAOE=ZAOD-ZDOE,NDOF=/EOF-NDOE得,ZAOE=ZDOF,证明A/OE丝AOOF(ASA),则
OE=OF,AEO尸是等腰直角三角形,由尸是EF中点,则OP_LEF,NO尸尸=90°,ZPFO=45°=ZPOF,
如图,过。作(W_L4D于过。作CW_LCZ)于N,由/OPP+NGWF=18O5,可知O,P,F,N四点
共圆,由而=而,可得NPNF=NP。尸=45°,进而可得尸在线段儿W上运动,如图,延长儿W,作点A关
于MN对称的点/,过/作A'HLCD于H,连接/G交MN于p,连接AP,由题意知DH=A'H=^AB=4,
A'P'=AP>且/尸'+P'G=4P'+P'G,可知当/,P\G三点共线时,4P'+P'G值最小,在Rb/G〃中,
由勾股定理得,AG=^AH2+HG2-计算求解/G的值即可.
【详解】解:如图,连接。4OD,
由题意知,^OAE=ZODF=45°,ZAOD=90°,OA=OD,OFLOE,:.AEOF=90°=ZAOD,
":Z
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