初中几何模型轴对称最值模型.docx

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初中几何模型轴对称最值模型

中考数学几何模型:

轴对称最值模型

 

拨开云雾开门见山

名师点睛

 

 

 

 

 

例题1.如图,在矩形

ABCD中,AB=10,AD=6,动点P满足S△PAB=

则点P到A,B两点距

离之和PA+PB的最小值为2

S矩形ABCD,

 

 

【解答】解:

设△ABP中AB边上的高是h.

∵S△PAB=S矩形ABCD,

△PAB矩形ABCD

∴AB?

h=AB?

AD,∴h=AD=4,

∴动点P在与AB平行且与AB的距离是2的直线l上,如图,作A关于直线l的对称点E,连接AE,连接BE,则BE的长就是所求的最短距离.

在Rt△ABE中,∵AB=10,AE=4+4=8,∴BE===2,

即PA+PB的最小值为2.故答案为:

2.

变式练习>>>

1.如图Rt△ABC和等腰△ACD以AC为公共边,其中∠ACB=90°,AD=CD,且满足AD⊥AB,过点D

 

解答】解:

连接PB、PC、PA,

要使得△PBC的周长最小,只要PB+PC最小即可,∵PB+PC=PA+PB≥AB,∴当P与E重合时,PA+PB最小,∵AD=CD,DE⊥AC,∴AF=CF,

∵∠ACB=90°,∴EF∥BC,

∴AE=BE=AB=2.5,∴EF=BC=1.5,

,∴

,∴

DE==

∵AD⊥AB,∴△AEF∽△DEA,

故选:

B.

例题2.如图所示,凸四边形ABCD中,∠A=90°,∠C=90°,∠D=60°,AD=3,AB=,若点M、

N分别为边CD,AD上的动点,求△BMN的周长的最小值

【解答】解:

作点B关于CD、AD的对称点分别为点B'和点B'',连接B'B''交DC和AD于点M和点N,DB,连接MB、NB;再DC和AD上分别取一动点M'和N'(不同于点M和N),连接M'B,M'B',N'B和N'B'',如图1所示:

∵B'B''

B'M'=BM',B''N'=BN',∴BM'+M'N'+BN'>B'B'',又∵B'B''=B'M+MN+NB'',

MB=MB',NB=NB'',∴NB+NM+BM

∵在Rt△ABD中,AD=3,AB=,

∴==2,

∴∠2=30°,

∴∠5=30°,DB=DB'',又∵∠ADC=∠1+∠2=60°,∴∠1=30°,

∴∠7=30°,DB'=DB,

∴∠B'DB''=∠1+∠2+∠5+∠7=120°,

DB'=DB''=DB=2,又∵∠B'DB''+∠6=180°,∴∠6=60°,∴HD=,HB'=3,在Rt△B'HB''中,由勾股定理得:

∴C△BMN=NB+NM+BM=6,

变式练习>>>

2.如图,点P是∠AOB内任意一点,且∠AOB=40°,点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点,

例题3.如图,在△ABC中,∠C=90°,CB=CA=4,∠A的平分线交BC于点D,若点P、Q分别是AC和AD上的动点,则CQ+PQ的最小值是2.

【解答】解:

如图,作点P关于直线AD的对称点P′,连接CP′交AD于点Q,则CQ+PQ=CQ+P′Q=CP′.

∵根据对称的性质知△APQ≌△AP′Q,

∴∠PAQ=∠P′AQ.

又∵AD是∠A的平分线,点P在AC边上,点Q在直线AD上,∴∠PAQ=∠BAQ,∴∠P′AQ=∠BAQ,∴点P′在边AB上.

∵当CP′⊥AB时,线段CP′最短.∵在△ABC中,∠C=90°,CB=CA=4,

∴AB=4,且当点P′是斜边AB的中点时,CP′⊥AB,

此时CP′=AB=2,即CQ+PQ的最小值是2.故填:

2.

变式练习>>>

3.如图,已知等边△ABC的面积为4,P、Q、R分别为边AB、BC、AC上的动点,则PR+QR的最小值是()

解得:

x=,则CQ=

变式练习>>>

解答】解:

取AB的中点O,点O、G关于BC的对称点分别为

∵G与G'关于BC对称,∴FG=FG',

∴FG+DF=FG'+DF,

∴当G(也就是G')固定时,取DG'与BC的交点F,此时能够使得FG+FD最小,且此时FG+DF的最小值是DG',

现在再移动点E(也就是移动G),

∵BG⊥AE,∴∠AGB=90°,

∴当点E在BC上运动时,点G随着运动的轨迹是以O为圆心,OA为半径的90°的圆弧,

点G'随着运动的轨迹是以O'为圆心,O'B为半径的90°的圆弧,

∴当取DO'与交点为G'时,能够使得DG'达到最小值,

且DG'的最小值=DO'﹣O'G'=﹣1=﹣1,

即DF+GF的最小值为﹣1.

故选:

A.

变式练习>>>

N分别是⊙A、⊙B上的动点,P为x轴上的动点,则PM+PN的最小值为()

 

A.112.5°B.105°C.90°

【解答】解:

如图,作CH⊥BC,且CH=BC,连接BH交AD于M,连接FH,

2,BF+CE的值最小,∴∠AFB=105°,故选:

B.

∵△ABC是等边三角形,AD⊥BC,

∴AC=BC,∠DAC=30°,

∴AC=CH,

∵∠BCH=90°,∠ACB=60°,∴∠ACH=90°﹣60°=30°,∴∠DAC=∠ACH=30°,∵AE=CF,

∴△AEC≌△CFH,

∴CE=FH,BF+CE=BF+FH,

∴当F为AC与BH的交点时,如图

此时∠FBC=45°,∠FCB=60°,变式练习>>>

CH⊥BC,使得CH=BC,连接NH,∵△ABC是等边三角形,AD⊥BC,CH⊥BC,∴∠DAC=∠DAB=30°,AD∥CH,∴∠HCN=∠CAD=∠BAM=30°,∵AM=CN,AB=BC=CH,∴△ABM≌△CHN(SAS),∴BM=HN,∵BN+HN≥BH,∴B,N,H共线时,BM+BN=NH+BN的值最小,如图2中,当B,N,H共线时,∵△ABM≌△CHN,∴∠ABM=∠CHB=∠CBH=45∵∠ABD=60°,∴∠DBM=15°,∴∠MBN=45°﹣15°=30∴当BM+BN的值最小时,∠MBN=30°,故答案为30.

N分别是⊙A、⊙B上的动点,P为x轴上的动点,

故答案为:

8﹣2和8+2.

4.正方形ABCD,AB=4,E是CD中点,BF=3CF,点M,N为线段BD上的动点,MN=,求四边形EMNF周长的最小值++.

【解答】解:

作点E关于BD的对称点G,则点G在AD上,

连接GM,过G作BD的平行线,截取GH=MN=,连接HN,则四边形GHNM是平行四边形,∴HN=GM=EM,

过H作PQ⊥BC,交AD于P,交BC于Q,则∠HPG=∠HQF=90°,PQ=AB=4,

∵∠PGH=∠ADB=45°,

∴HP=PG==1,HQ=4﹣1=3,

由轴对称的性质,可得DG=ED=2,∴AP=4﹣2﹣1=1,∴BQ=1,

又∵BF=3CF,BC=4,

∴CF=1,∴QF=4﹣1﹣1=2,

∵当点H、N、F在同一直线上时,HN+NF=HF(最短),此时ME+NF最短,

∴Rt△HQF中,FH===,即ME+NF最短为,

又∵Rt△CEF中,EF===,∴ME+NF+MN+EF=++,

∴四边形EMNF周长的最小值为++.故答案为:

++.

5.如图,已知点D,E分别是等边三角形ABC中BC,AB边的中点,BC=6,点F是AD边上的动点,则

BF+EF的最小值为3.

【解答】解:

过C作CE⊥AB于E,交AD于F,连接BF,则BF+EF最小(根据两点之间线段最短;点到直线垂直距离最短),由于C和B关于AD对称,则BF+EF=CF,

∵等边△ABC中,BD=CD,

∴AD⊥BC,

∴AD是BC的垂直平分线(三线合一),∴C和B关于直线AD对称,

∴CF=BF,即BF+EF=CF+EF=CE,

∵AD⊥BC,CE⊥AB,

∴∠ADB=∠CEB=90°,在△ADB和△CEB中,,∴△ADB≌△CEB(AAS),

∴CE=AD,

∵BC=6,∴BD=3,∴AD=3,即BF+EF=3.

故答案为:

3.

6.

如图,在边长为1正方形ABCD中,E、F、G、H分别是AB、BC、CD、DA上的点,3AE=EB,有只蚂蚁从E点出发,经过F、G、H,最后回到E点,则蚂蚁所走的最小路程是.

 

D',使CD=CD',G对应位置为G',则FG=FG',

同样作D'A'⊥CD',D'A'=DA,H对应的位置为H',则G'H'=GH,再作A'B'⊥D'A',E的对应位置为E',

则H'E'=HE.容易看出,当E、F、G'、H'、E'在一条直线上时路程最小,

最小路程为EE'===2

7.

如图,在△ABC中,AC⊥BC,∠B=30°,点E,F是线段AC的三等分点,点P是线段BC上的动点,点Q是线段AC上的动点,若AC=3,则四边形EPQF周长的最小值是8.

 

解答】解:

过E点作E点关于BC的对称点E′,过F点作F点关于AC的对称点F′,

在△ABC中,AC⊥BC,∠B=30°,AC=3,

AB=6,

点E,F是线段AC的三等分点,

EF=2,

E′F′=AB=6,

四边形EPQF周长的最小值是6+2=8.

8.

如图,长为1的线段AB在x轴上移动C(0,1)、D(0,2),则AC+BD的最小值是.

 

 

【解答】解:

∵E为AB上的一个动点,

∴如图,作G关于AB的对称点M,在CD上截取CH=4,然后连接HM交AB于E,接着在EB上截取

EF=4,

那么E、F两点即可满足使四边形CGEF的周长最小.∵在矩形ABCD中,AB=8,BC=10,G为边AD的中点,∴AG=AM=5,MD=15,而CH=4,

∴DH=4,

而AE∥CD,

∴△AEM∽△DHM,

∴AE:

HD=MA:

MD,

∴AE===,

∴AF=4+=.故答案为:

10.如图,矩形ABCO的边OC在x轴上,边OA在y轴上,且点C的坐标为(8,0),点A的坐标为(0,

OA、AB上的动点(不与端点重合),则当

6),点E、F分别足OC、BC的中点,点M,N分别是线段

四边形EFNM的周长最小时,点N的坐标为(4,6)

∵C的坐标为(8,0),点A的坐标为(0,6),点E、F分别足OC、BC的中点,∴OE=OE′=4,FB=CF=3,

∴E′C=12,CF′=9.

∵AB∥CE′,∴△F′NB∽△F′E′C.

∴==,即=,解得BN=4,

∴AN=4.∴N(4,6).故答案为:

(4,6).

11.如图,在正方形ABCD中,AB=8,AC与BD交于点O,N是AO的中点,点M在BC边上,且BM=6.P为对角线BD上一点,则PM﹣PN的最大值为2.

 

解答】解:

如图所示,作以BD为对称轴作N的对称点N',连接PN',MN',

根据轴对称性质可知,PN=PN',∴PM﹣PN=PM﹣PN'≤MN',当P,M,N'三点共线时,取“=”∵正方形边长为8,∴AC=AB=,

∵O为AC中点,∴AO=OC=,

∵N为OA中点,

∴ON=,

∴ON'=CN'=,

∴AN'=,

∵BM=6,

∴CM=AB﹣BM=8﹣6=2,

∴PM∥AB∥CD,∠CMN'=90°,

∵∠N'CM=45°,

∴△N'CM为等腰直角三角形,

∴CM=MN'=2,

即PM﹣PN的最大值为2,

故答案为:

2.

12.

如图,两点A、B在直线MN外的同侧,A到MN的距离AC=16,B到MN的距离BD=10,CD=8,点P在直线MN上运动,则|PA﹣PB|的最大值等于10.

【解答】解:

延长AB交MN于点P′,∵P′A﹣P′B=AB,AB>|PA﹣PB|,∴当点P运动到P′点时,|PA﹣PB|最大,∵BD=10,CD=8,AC=16,

过点B作BE⊥AC,则BE=CD=8,AE=AC﹣BD=16﹣10=6,

∴AB===10,

∴|PA﹣PB|的最大值等于10,故答案为:

10.

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