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文檔簡介
查補培優(yōu)沖刺02幾何最值類綜合壓軸題型一:幾何最值模型--將軍飲馬(遛馬、造橋)模型題型二:幾何最值模型--費馬點模型題型三:幾何最值模型--胡不歸模型題型四:幾何最值模型--瓜豆模型(原理)題型五:幾何最值模型--阿氏圓模型題型六:幾何最值工具--二次函數求最值題型七:幾何最值工具--三邊關系求最值題型一:幾何最值模型--將軍飲馬(遛馬、造橋)模型1.將軍飲馬問題從本質上來看是由軸對稱衍生而來,主要考查轉化與化歸等的數學思想。在解決將軍飲馬模型主要依據是:兩點之間,線段最短;垂線段最短。2.在解決將軍遛馬和將軍過橋(造橋),不管是橫向還是縱向的線段長度(定長),只要將線段按照長度方向平移即可,即可以跨越長度轉化為標準的將軍飲馬模型,再依據同側做對稱點變異側,異側直接連線即可。利用數學的轉化思想,將復雜模型變成基本模型就簡單容易多了,從此將軍遛馬和將軍過橋(造橋)再也不是問題!例1.(2023·廣東廣州·統(tǒng)考中考真題)如圖,正方形的邊長為4,點E在邊上,且,F為對角線上一動點,連接,,則的最小值為.
【答案】【分析】連接交于一點F,連接,根據正方形的對稱性得到此時最小,利用勾股定理求出即可.【詳解】解:如圖,連接交于一點F,連接,
∵四邊形是正方形,∴點A與點C關于對稱,∴,∴,此時最小,∵正方形的邊長為4,∴,∵點E在上,且,∴,即的最小值為故答案為:.【點睛】此題考查正方形的性質,熟練運用勾股定理計算是解題的關鍵.變式1.(2023·黑龍江綏化·統(tǒng)考中考真題)如圖,是邊長為的等邊三角形,點為高上的動點.連接,將繞點順時針旋轉得到.連接,,,則周長的最小值是.
【答案】/【分析】根據題意,證明,進而得出點在射線上運動,作點關于的對稱點,連接,設交于點,則,則當三點共線時,取得最小值,即,進而求得,即可求解.【詳解】解:∵為高上的動點.∴∵將繞點順時針旋轉得到.是邊長為的等邊三角形,∴∴∴,∴點在射線上運動,如圖所示,
作點關于的對稱點,連接,設交于點,則在中,,則,則當三點共線時,取得最小值,即∵,,∴∴在中,,∴周長的最小值為,故答案為:.【點睛】本題考查了軸對稱求線段和的最值問題,等邊三角形的性質與判定,全等三角形的性質與判定,勾股定理,熟練掌握等邊三角形的性質與判定以及軸對稱的性質是解題的關鍵.變式2.(2023·陜西西安·??寄M預測)如圖,在菱形中,,對角線交于點,,點為的中點,點為上一點,且,點為上一動點,連接,則的最大值為________.
【答案】【分析】作的對稱點,連接并延長交于點,根據三角形三邊關系可得到,最后根據等邊三角形的性質及菱形的性質即可解答.【詳解】解:作的對稱點,連接并延長交于點,∴,∴,當在同一條直線上時,有最大值,∵在菱形中,,∴,,∴是等邊三角形,∴,,,∵,∴,∵,∴,∵點為的中點,∴為的中點,∴,∴,∴是等邊三角形,∴,故答案為;
【點睛】本題考查了等邊三角形的性質與判定,菱形的性質,中點的定義,三角形的三邊關系,掌握等邊三角形的性質及菱形的性質是解題的關鍵.例2.(2022·四川自貢·中考真題)如圖,矩形中,,是的中點,線段在邊上左右滑動;若,則的最小值為____________.【答案】【分析】如圖,作G關于AB的對稱點G',在CD上截取CH=1,然后連接HG'交AB于E,在EB上截取EF=1,此時GE+CF的值最小,可得四邊形EFCH是平行四邊形,從而得到G'H=EG'+EH=EG+CF,再由勾股定理求出HG'的長,即可求解.【詳解】解:如圖,作G關于AB的對稱點G',在CD上截取CH=1,然后連接HG'交AB于E,在EB上截取EF=1,此時GE+CF的值最小,∴G'E=GE,AG=AG',∵四邊形ABCD是矩形,∴AB∥CD,AD=BC=2∴CH∥EF,∵CH=EF=1,∴四邊形EFCH是平行四邊形,∴EH=CF,∴G'H=EG'+EH=EG+CF,∵AB=4,BC=AD=2,G為邊AD的中點,∴AG=AG'=1∴DG′=AD+AG'=2+1=3,DH=4-1=3,∴,即的最小值為.故答案為:【點睛】此題主要考查了利用軸對稱求最短路徑問題,矩形的性質,勾股定理等知識,確定GE+CF最小時E,F位置是解題關鍵.變式1.(2023上·江蘇鹽城·九年級校聯考階段練習)如圖,正方形內接于⊙O,線段在對角線上運動,若⊙O的周長為,,則周長的最小值是.
【答案】/【分析】過點作,令;可推出四邊形為平行四邊形,有;根據可知當時,周長有最小值.【詳解】解:過點作,令
∵⊙O的周長為,∴⊙O的半徑為∴∵且∴四邊形為平行四邊形∴由正方形的對稱性可得:∴∴故:當時,周長有最小值此時:∴周長的最小值是故答案為:【點睛】本題考查了正方形的性質、平行四邊形的判定與性質等.推出當時,周長有最小值是解題關鍵.變式2.(2023·廣西·二模)已知,在河的兩岸有A,B兩個村莊,河寬為4千米,A、B兩村莊的直線距離AB=10千米,A、B兩村莊到河岸的距離分別為1千米、3千米,計劃在河上修建一座橋MN垂直于兩岸,M點為靠近A村莊的河岸上一點,則AM+BN的最小值為(
)A.2 B.1+3 C.3+ D.【答案】A【分析】作BB'垂直于河岸,使BB′等于河寬,連接AB′,與靠近A的河岸相交于M,作MN垂直于另一條河岸,則MN∥BB′且MN=BB′,于是MNBB′為平行四邊形,故MB′=BN;根據“兩點之間線段最短”,AB′最短,即AM+BN最短,此時AM+BN=AB′.【詳解】解:如圖,作BB'垂直于河岸,使BB′等于河寬,連接AB′,與靠近A的河岸相交于M,作MN垂直于另一條河岸,則MN∥BB′且MN=BB′,于是MNBB′為平行四邊形,故MB′=BN.根據“兩點之間線段最短”,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;故選A.【點睛】本題考查了軸對稱—最短路徑問題,要利用“兩點之間線段最短”,但許多實際問題沒這么簡單,需要我們將一些線段進行轉化,即用與它相等的線段替代,從而轉化成兩點之間線段最短的問題.目前,往往利用對稱性、平行四邊形的相關知識進行轉化.題型二:幾何最值模型--費馬點模型結論:如圖,點M為△ABC內任意一點,連接AM、BM、CM,當M與三個頂點連線的夾角為120°時,MA+MB+MC的值最小。費馬點最值模型的輔助線作法:如圖,以AB為一邊向外作等邊三角形△ABE,將BM繞點B逆時針旋轉60°得到BN,連接EN.當E、N、M、C四點共線時,MA+MB+MC的值最小,即為EC的長度。例1.(2023·湖北隨州·統(tǒng)考中考真題)1643年,法國數學家費馬曾提出一個著名的幾何問題:給定不在同一條直線上的三個點A,B,C,求平面上到這三個點的距離之和最小的點的位置,意大利數學家和物理學家托里拆利給出了分析和證明,該點也被稱為“費馬點”或“托里拆利點”,該問題也被稱為“將軍巡營”問題.(1)下面是該問題的一種常見的解決方法,請補充以下推理過程:(其中①處從“直角”和“等邊”中選擇填空,②處從“兩點之間線段最短”和“三角形兩邊之和大于第三邊”中選擇填空,③處填寫角度數,④處填寫該三角形的某個頂點)當的三個內角均小于時,如圖1,將繞,點C順時針旋轉得到,連接,
由,可知為①三角形,故,又,故,由②可知,當B,P,,A在同一條直線上時,取最小值,如圖2,最小值為,此時的P點為該三角形的“費馬點”,且有③;已知當有一個內角大于或等于時,“費馬點”為該三角形的某個頂點.如圖3,若,則該三角形的“費馬點”為④點.(2)如圖4,在中,三個內角均小于,且,已知點P為的“費馬點”,求的值;
(3)如圖5,設村莊A,B,C的連線構成一個三角形,且已知.現欲建一中轉站P沿直線向A,B,C三個村莊鋪設電纜,已知由中轉站P到村莊A,B,C的鋪設成本分別為a元/,a元/,元/,選取合適的P的位置,可以使總的鋪設成本最低為___________元.(結果用含a的式子表示)【答案】(1)①等邊;②兩點之間線段最短;③;④A.(2)(3)【分析】(1)根據旋轉的性質和兩點之間線段最短進行推理分析即可得出結論;(2)根據(1)的方法將繞,點C順時針旋轉得到,即可得出可知當B,P,,A在同一條直線上時,取最小值,最小值為,在根據可證明,由勾股定理求即可,(3)由總的鋪設成本,通過將繞,點C順時針旋轉得到,得到等腰直角,得到,即可得出當B,P,,A在同一條直線上時,取最小值,即取最小值為,然后根據已知和旋轉性質求出即可.【詳解】(1)解:∵,∴為等邊三角形;∴,,又,故,由兩點之間線段最短可知,當B,P,,A在同一條直線上時,取最小值,最小值為,此時的P點為該三角形的“費馬點”,∴,,∴,,又∵,∴,∴,∴;∵,∴,,∴,,∴三個頂點中,頂點A到另外兩個頂點的距離和最?。帧咭阎斢幸粋€內角大于或等于時,“費馬點”為該三角形的某個頂點.∴該三角形的“費馬點”為點A,故答案為:①等邊;②兩點之間線段最短;③;④.(2)將繞,點C順時針旋轉得到,連接,由(1)可知當B,P,,A在同一條直線上時,取最小值,最小值為,
∵,∴,又∵∴,由旋轉性質可知:,∴,∴最小值為,(3)∵總的鋪設成本∴當最小時,總的鋪設成本最低,將繞,點C順時針旋轉得到,連接,由旋轉性質可知:,,,,∴,∴,當B,P,,A在同一條直線上時,取最小值,即取最小值為,過點作,垂足為,∵,,∴,∴,∴,∴,∴的最小值為總的鋪設成本(元)故答案為:【點睛】本題考查了費馬點求最值問題,涉及到的知識點有旋轉的性質,等邊三角形的判定與性質,勾股定理,以及兩點之間線段最短等知識點,讀懂題意,利用旋轉作出正確的輔助線是解本題的關鍵.變式1.(2023·江蘇·??既#┤鐖D,四個村莊坐落在矩形ABCD的四個頂點上,公里,公里,現在要設立兩個車站E,F,則的最小值為______公里.【答案】15+10【分析】將△AEB繞A順時針旋轉60°得△AGH,連接BH、EG,將△DFC繞點D逆時針旋轉60°得到△DF'M,連接CM、FM、FF',如圖2,此時EH、EF、FM共線,EA+EB+EF+FC+FD是最小值,利用旋轉的性質和等邊三角形的性質,相加即可得出結論.【詳解】解:如圖1,將△AEB繞A順時針旋轉60°得△AGH,連接BH、EG,將△DFC繞點D逆時針旋轉60°得到△DF'M,連接CM、FF',由旋轉得:AB=AH,AE=AG,∠EAG=∠BAH=60°,BE=GH,∴△AEG和△ABH是等邊三角形,∴AE=EG,同理得:△DFF'和△DCM是等邊三角形,DF=FF',FC=F'M,∴當H、G、E、F、F'、M在同一條直線上時,EA+EB+EF+FC+FD有最小值,如圖2,∵AH=BH,DM=CM,∴HM是AB和CD的垂直平分線,∴HM⊥AB,HM⊥CD,∵AB=10,∴△ABH的高為5,∴EA+EB+EF+FC+FD=EG+GH+EF+FF'+F'M=HM=15+5+5=15+10,則EA+EB+EF+FC+FD的最小值是(15+10)公里.故答案為:(15+10).【點睛】本題考查了矩形的性質和最短路徑問題,旋轉的性質和等邊三角形的性質,確定最小值時點E和F的位置是本題的關鍵,利用全等、勾股定理求其邊長,從而得出結論.變式2.(2023·廣東廣州·一模)如圖,在Rt△ABC中,∠BAC=90°,AB=AC,點P是AB邊上一動點,作PD⊥BC于點D,線段AD上存在一點Q,當QA+QB+QC的值取得最小值,且AQ=2時,則PD=________.【答案】【分析】如圖1,將△BQC繞點B順時針旋轉60°得到△BNM,連接QN,當點A,點Q,點N,點M共線時,QA+QB+QC值最小,此時,如圖2,連接MC,證明AM垂直平分BC,證明AD=BD,此時P與D重合,設PD=x,則DQ=x-2,構建方程求出x可得結論.【詳解】解:如圖1,將△BQC繞點B順時針旋轉60°得到△BNM,連接QN,∴BQ=BN,QC=NM,∠QBN=60°,∴△BQN是等邊三角形,∴BQ=QN,∴QA+QB+QC=AQ+QN+MN,∴當點A,點Q,點N,點M共線時,QA+QB+QC值最小,此時,如圖2,連接MC∵將△BQC繞點B順時針旋轉60°得到△BNM,∴BQ=BN,BC=BM,∠QBN=60°=∠CBM,∴△BQN是等邊三角形,△CBM是等邊三角形,∴∠BQN=∠BNQ=60°,BM=CM,∵BM=CM,AB=AC,∴AM垂直平分BC,∵AD⊥BC,∠BQD=60°,∴BD=QD,∵AB=AC,∠BAC=90°,AD⊥BC,∴AD=BD,此時P與D重合,設PD=x,則DQ=x-2,∴x=,∴x=3+,∴PD=3+.故答案為:.【點睛】本題主要考查了等腰直角三角形的性質,旋轉的性質,等邊三角形的判定和性質,解題的關鍵是正確運用等邊三角形的性質解決問題,學會構建方程解決問題.題型三:幾何最值模型--胡不歸模型【模型解讀】一動點P在直線MN外的運動速度為V1,在直線MN上運動的速度為V2,且V1<V2,A、B為定點,點C在直線MN上,確定點C的位置使的值最小。(注意與阿氏圓模型的區(qū)分)。1),記,即求BC+kAC的最小值.2)構造射線AD使得sin∠DAN=k,,CH=kAC,將問題轉化為求BC+CH最小值.3)過B點作BH⊥AD交MN于點C,交AD于H點,此時BC+CH取到最小值,即BC+kAC最小.【解題關鍵】在求形如“PA+kPB”的式子的最值問題中,關鍵是構造與kPB相等的線段,將“PA+kPB”型問題轉化為“PA+PC”型.(若k>1,則提取系數,轉化為小于1的形式解決即可)。例1.(2023·遼寧錦州·統(tǒng)考中考真題)如圖,在中,,,,按下列步驟作圖:①在和上分別截取、,使.②分別以點D和點E為圓心,以大于的長為半徑作弧,兩弧在內交于點M.③作射線交于點F.若點P是線段上的一個動點,連接,則的最小值是.【答案】【分析】過點P作于點Q,過點C作于點H,先利用角平分線和三角形的內角和定理求出,然后利用含的直角三角的性質得出,則,當C、P、Q三點共線,且與垂直時,最小,最小值為,利用含的直角三角的性質和勾股定理求出,,最后利用等面積法求解即可.【詳解】解:過點P作于點Q,過點C作于點H,由題意知:平分,∵,,∴,∴,∴,∴,∴當C、P、Q三點共線,且與垂直時,最小,最小值為,∵,,,∴,∴,∵,∴,即最小值為.故答案為:.【點睛】本題考查了尺規(guī)作圖-作角平分線,含的直角三角形的性質,勾股定理等知識,注意掌握利用等積法求三角形的高或點的線的距離的方法.變式1.(2023·廣東佛山·??家荒#┰谶呴L為1的正方形中,是邊的中點,是對角線上的動點,則的最小值為___________.【答案】0【分析】作于,可得出,從而得的最小值,將變形為,進一步得出結果.【詳解】解:如圖,作于,∵四邊形是正方形,,,的最小值為0,∵,∴的最小值為0,故答案為:0.【點睛】本題考查了正方形的性質,解直角三角形等知識,解題關鍵是作輔助線轉化線段.變式2.(2023·江蘇宿遷·統(tǒng)考二模)已知中,,則的最大值為.
【答案】【分析】過點C作,垂足為D,取,即可說明是等腰直角三角形,求出,進一步求出,繼而將轉化為,推出點D在以為直徑的圓上,從而可知當為等腰直角三角形時,最大,再求解即可.【詳解】解:如圖,過點C作,垂足為D,取,∴是等腰直角三角形,∴,∵,∴,∴,∴,∴,∴,∴,∵,而一定,∴當的面積最大時,最大,∵,∴點D在以為直徑的圓上,∴當D平分時,點D到的距離最大,即高最大,則面積最大,此時,則為等腰直角三角形,∴,故答案為:.
.【點睛】本題考查了等腰直角三角形的判定和性質,勾股定理,含30度的直角三角形的性質,圓周角定理,解題的關鍵是添加輔助線,將最值轉化為的長.題型四:幾何最值模型--瓜豆模型(動態(tài)軌跡問題)瓜豆原理:若兩動點到某定點的距離比是定值,夾角是定角,則兩動點的運動路徑相同。動點軌跡基本類型為直線型和圓弧型,本專題受教學進程影響,估只對瓜豆原理中的直線型軌跡作講解。主動點叫瓜,從動點叫豆,瓜在直線上運動,豆也在直線上運動;瓜在圓周上運動,豆的軌跡也是圓。古人云:種瓜得瓜,種豆得豆.“種”圓得圓,“種”線得線,謂之“瓜豆原理”。例1.(2024·江蘇無錫·一模)如圖,是邊長為6的等邊三角形,點E在上且,點D是直線上一動點,將線段繞點E逆時針旋轉,得到線段,連接,,下列結論:①的最小值為;
②的最小值是;③當時,;
④當時,.其中正確的有()
A.4個 B.3個 C.2個 D.1個【答案】B【分析】①由垂線段最短可知時,最小,最小,②尋找到點F在固定直線上運動即可判斷;③點D可以在延長線上,不平行;④先證明是等邊三角形,進而確定結果.【詳解】解:∵是邊長為6的等邊三角形,點E在上且,∴.∵,,∴,∵時,最小,最小,當時,∵是等邊三角形,∴,∴,∴,∴;故①正確;作于M,作,且使,作于G,連接,
∴,∴四邊形是矩形,∴矩形是正方形,∵,∴,∵,∴,∴,∴點F在上,作,∴最小值是,延長交于H,∵,∴四邊形是矩形,∴,∴,∴,故②正確;當時,D可以在的延長線上,故③不正確;當時,,∵,∴是等邊三角形,∴,故④正確;綜上,正確的有①②④,共3個,故選:B.【點睛】此題考查了等邊三角形的性質,全等三角形的判定和性質,矩形的判定和性質,正方形的判定等知識,解題的關鍵是找出點F的運動軌跡.變式1.(2023·江蘇鎮(zhèn)江·一模)如圖,正方形的邊長為2,點是正方形對角線所在直線上的一個動點,連接,以為斜邊作等腰(點A,E,F按逆時針排序),則長的最小值為()A. B.1 C. D.2【答案】B【分析】連接交于點,連接并延長交于點,由正方形的性質得,,,則,得,由,,證明,則,變形為,而,則,可推導出,則,所以,,可知點在的垂直平分線上運動,當點與點重合時,長的值最小,此時,于是得到問題的答案.【詳解】解:連接交于點,連接并延長交于點,四邊形是正方形,,,,,,,,,,于點,,,,,,,,,,,,,,,,,,點在的垂直平分線上運動,,當點與點重合時,的值最小,此時,長的最小值為1,故選:B.【點睛】本題考查了正方形的性質、全等三角形的判定與性質、相似三角形的判定與性質、平行線分線段成比例定理、平行線的判定與性質、垂線段最短等知識,正確地作出所需要的輔助線是解題的關鍵.變式2.(2024·江蘇徐州·一模)如圖,直角中,,,,點是邊上一點,將繞點順時針旋轉到點,則長的最小值是.【答案】2【分析】本題考查了旋轉的性質,垂線段最短,全等三角形的判定與性質,根據題目的已知條件并結合圖形添加適當的輔助線是解題的關鍵.取的中點為點,連接,過點作,垂足為,在直角中,利用含30度角的直角三角形的性質可求出的長,的度數,再根據線段的中點定義可得,從而可得,然后利用旋轉的性質可得:,,從而利用等式的性質可得,進而利用證明,最后利用全等三角形的性質可得,再根據垂線段最短,即可解答.【詳解】解:取的中點為點,連接,過點作,垂足為,,,,,,,點是的中點,,,由旋轉得:,,,,,,,,當時,即當點和點重合時,有最小值,且最小值為2,長的最小值是2,故答案為:2例1.(2023·山東泰安·統(tǒng)考中考真題)如圖,在平面直角坐標系中,的一條直角邊在x軸上,點A的坐標為;中,,連接,點M是中點,連接.將以點O為旋轉中心按順時針方向旋轉,在旋轉過程中,線段的最小值是(
)
A.3 B. C. D.2【答案】A【分析】如圖所示,延長到E,使得,連接,根據點A的坐標為得到,再證明是的中位線,得到;解得到,進一步求出點C在以O為圓心,半徑為4的圓上運動,則當點M在線段上時,有最小值,即此時有最小值,據此求出的最小值,即可得到答案.【詳解】解:如圖所示,延長到E,使得,連接,
∵的一條直角邊在x軸上,點A的坐標為,∴,∴,∴,∵點M為中點,點A為中點,∴是的中位線,∴;在中,,∴,∵將以點O為旋轉中心按順時針方向旋轉,∴點C在以O為圓心,半徑為4的圓上運動,∴當點M在線段上時,有最小值,即此時有最小值,∵,∴的最小值為,∴的最小值為3,故選A.另解:取BO的中點為Q(-3,0),根據中位線可確定,故點M為以Q為圓心,MQ為半徑的圓上運動,故AM的最小值為AQ-MQ=3【點睛】本題主要考查了一點到圓上一點的最值問題,勾股定理,三角形中位線定理,坐標與圖形,含30度角的直角三角形的性質等等,正確作出輔助線是解題的關鍵.變式1.(2023·四川宜賓·統(tǒng)考中考真題)如圖,是正方形邊的中點,是正方形內一點,連接,線段以為中心逆時針旋轉得到線段,連接.若,,則的最小值為.
【答案】【分析】連接,將以中心,逆時針旋轉,點的對應點為,由的運動軌跡是以為圓心,為半徑的半圓,可得:的運動軌跡是以為圓心,為半徑的半圓,再根據“圓外一定點到圓上任一點的距離,在圓心、定點、動點,三點共線時定點與動點之間的距離最短”,所以當、、三點共線時,的值最小,可求,從而可求解.【詳解】解,如圖,連接,將以中心,逆時針旋轉,點的對應點為,
的運動軌跡是以為圓心,為半徑的半圓,的運動軌跡是以為圓心,為半徑的半圓,如圖,當、、三點共線時,的值最小,四邊形是正方形,,,是的中點,,,由旋轉得:,,,的值最小為.故答案:.【點睛】本題考查了正方形的性質,旋轉的性質,勾股定理,動點產生的線段最小值問題,掌握相關的性質,根據題意找出動點的運動軌跡是解題的關鍵.變式2.(2022·江蘇無錫·中考真題)△ABC是邊長為5的等邊三角形,△DCE是邊長為3的等邊三角形,直線BD與直線AE交于點F.如圖,若點D在△ABC內,∠DBC=20°,則∠BAF=°;現將△DCE繞點C旋轉1周,在這個旋轉過程中,線段AF長度的最小值是.【答案】80/【分析】利用SAS證明△BDC≌△AEC,得到∠DBC=∠EAC=20°,據此可求得∠BAF的度數;利用全等三角形的性質可求得∠AFB=60°,推出A、B、C、F四個點在同一個圓上,當BF是圓C的切線時,即當CD⊥BF時,∠FBC最大,則∠FBA最小,此時線段AF長度有最小值,據此求解即可.【詳解】解:∵△ABC和△DCE都是等邊三角形,∴AC=BC,DC=EC,∠BAC=∠ACB=∠DCE=60°,∴∠DCB+∠ACD=∠ECA+∠ACD=60°,即∠DCB=∠ECA,在△BCD和△ACE中,,∴△ACE≌△BCD(SAS),∴∠EAC=∠DBC,∵∠DBC=20°,∴∠EAC=20°,∴∠BAF=∠BAC+∠EAC=80°;設BF與AC相交于點H,如圖:∵△ACE≌△BCD∴AE=BD,∠EAC=∠DBC,且∠AHF=∠BHC,∴∠AFB=∠ACB=60°,∴A、B、C、F四個點在同一個圓上,∵點D在以C為圓心,3為半徑的圓上,當BF是圓C的切線時,即當CD⊥BF時,∠FBC最大,則∠FBA最小,∴此時線段AF長度有最小值,在Rt△BCD中,BC=5,CD=3,∴BD=4,即AE=4,∴∠FDE=180°-90°-60°=30°,∵∠AFB=60°,∴∠FDE=∠FED=30°,∴FD=FE,過點F作FG⊥DE于點G,∴DG=GE=,∴FE=DF==,∴AF=AE-FE=4-,故答案為:80;4-.【點睛】本題考查了旋轉的性質,等邊三角形的性質,圓周角定理,切線的性質,解直角三角形,解答本題的關鍵是明確題意,找出所求問題需要的條件.變式3.(2022·江蘇宿遷·中考真題)如圖,在矩形中,=6,=8,點、分別是邊、的中點,某一時刻,動點從點出發(fā),沿方向以每秒2個單位長度的速度向點勻速運動;同時,動點從點出發(fā),沿方向以每秒1個單位長度的速度向點勻速運動,其中一點運動到矩形頂點時,兩點同時停止運動,連接,過點作的垂線,垂足為.在這一運動過程中,點所經過的路徑長是.【答案】/【分析】據題意知EF在運動中始終與MN交于點Q,且點H在以BQ為直徑的上運動,運動路徑長為的長,求出BQ及的圓角,運用弧長公式進行計算即可得到結果.【詳解】解:∵點、分別是邊、的中點,連接MN,則四邊形ABNM是矩形,∴MN=AB=6,AM=BN=AD==4,根據題意知EF在運動中始終與MN交于點Q,如圖,∵四邊形ABCD是矩形,∴AD//BC,∴∴∴當點E與點A重合時,則NF=,∴BF=BN+NF=4+2=6,∴AB=BF=6∴是等腰直角三角形,∴∵BP⊥AF,∴由題意得,點H在以BQ為直徑的上運動,運動路徑長為長,取BQ中點O,連接PO,NO,∴∠PON=90°,又∴,∴,∴的長為=故答案為:【點睛】本題主要考查了相似三角形的判定與性質,勾股定理,圓周角定理,以及弧長等知識,判斷出點H運動的路徑長為長是解答本題的關鍵.題型五:幾何最值模型--阿氏圓模型【模型解讀】如圖1所示,⊙O的半徑為r,點A、B都在⊙O外,P為⊙O上一動點,已知r=k·OB,連接PA、PB,則當“PA+k·PB”的值最小時,P點的位置如何確定?如圖2,在線段OB上截取OC使OC=k·r,則可說明△BPO與△PCO相似,即k·PB=PC。故本題求“PA+k·PB”的最小值可以轉化為“PA+PC”的最小值,其中與A與C為定點,P為動點,故當A、P、C三點共線時,“PA+PC”值最小。如圖3所示:例1.(2023·山東·九年級專題練習)如圖,在中,,,,圓C半徑為2,P為圓上一動點,連接最小值__________.最小值__________.【答案】
;
.【分析】如圖,連接CP,在CB上取點D,使CD=1,連結AD,可證△PCD∽△BCP.可得PD=BP,當點A,P,D在同一條直線時,AP+BP的值最小,在Rt△ACD中,由CD=1,CA=6,根據勾股定理AD==即可;在AC上取CE=,△PCE∽△ACP.可得PE=AP,當點B,P,E在同一條直線時,BP+AP的值最小,在Rt△BCE中,由CE=,CB=4,根據勾股定理BE=即可.【詳解】解:如圖,連接CP,在CB上取點D,使CD=1,連結AD,∵CP=2,BC=4∴,∴,又∵∠PCD=∠BCP,∴△PCD∽△BCP.∴,∴PD=BP,∴AP+BP=AP+PD,當點A,P,D在同一條直線時,AP+BP的值最小,在Rt△ACD中,∵CD=1,CA=6,∴AD==,∴AP+BP的最小值為.故答案為:在AC上取CE=,連接CP,PE∵∴又∵∠PCE=∠ACP,∴△PCE∽△ACP.∴,∴PE=AP,∴BP+AP=BP+PE,當點B,P,E在同一條直線時,BP+AP的值最小,在Rt△BCE中,∵CE=,CB=4,∴BD=,∴BP+AP的最小值為.故答案為:.【點睛】本題考查圓的性質,構造相似三角形解決比例問題,勾股定理,掌握圓的性質,相似三角形的判定與性質,勾股定理,關鍵是引輔助線準確作出圖形是解題關鍵.變式1.(2023春·江蘇·九年級??茧A段練習)如圖,正方形的邊長為4,的半徑為2,為上的動點,則的最大值是.【答案】2【分析】解法1,如圖:以為斜邊構造等腰直角三角形,連接,,連接、,推得,因為,求出即可求出答案.解法2:如圖:連接、、,在上做點,使,連接,證明,在上做點,使,連接,證明,接著推導出,最后證明,即可求解.【詳解】解法1:如圖:以為斜邊構造等腰直角三角形,連接,,∴,,四邊形正方形,又,在與中,故答案為:2.解法2如圖:連接、、根據題意正方形的邊長為4,的半徑為2,在上做點,使,則,連接在與中,,則在上做點,使,則,連接在與中,,則如圖所示連接在與中,,故答案為:2.【點睛】本題考查正方形的性質,相似三角形,勾股定理等知識,難度較大,熟悉以上知識點運用是解題關鍵.變式2.(2023·江蘇蘇州·蘇州市二模)如圖,在中,點A、點在上,,,點在上,且,點是的中點,點是劣弧上的動點,則的最小值為.【答案】【分析】延長到,使得,連接,,利用相似三角形的性質證明,求的最小值問題轉化為求的最小值.求出即可判斷.【詳解】解:延長到,使得,連接,.,,,,,,,,,,又在中,,,,,,的最小值為,故答案為:.【點睛】本題考查了相似三角形的判定和性質,解直角三角形等知識,解題的關鍵是學會添加常用輔助線,構造相似三角形解決問題.題型六:幾何最值工具--二次函數求最值構造二次函數來確定幾何圖形中的有關的長度、面積最大值的問題是近年來??嫉念}型,求解這類問題,實際上,只要我們能充分運用條件,根據圖形的特點,綜合運用所學知識,如勾股定理、全等三角形、相似三角形、解直角三角形、圖形的面積公式等等來尋求等量關系,從而構造出二次函數,再利用二次函數的性質求解即可。例1.(2024·江蘇揚州·一模)某數學小組在一次數學探究活動過程中,經歷了如下過程:如圖,正方形中,在邊上任意一點(不與點重合),以為旋轉中心,將逆時針旋轉,得到,連接,,分別交于點,.(1)當時,的度數為______°;(2)連接,當P為中點時,求證:;(3)若,是否存在最小值?如果存在,求此最小值:如果不存在,說明理由.【答案】(1)65(2)見解析(3)存在,【分析】(1)由旋轉的性質得出,,求出和的度數,則可得出答案;(2)過點作交延長線于,于,則,證明,得出,,證出是等腰直角三角形,則可得出答案;(3)連接,設,,則,由(2)可知,,證明,得出,可得出答案.【詳解】(1)解:四邊形是正方形,,將逆時針旋轉得到,,,,,,,,故答案為:;(2)過點作交延長線于,于,連接,則,四邊形是正方形,,,,,四邊形為矩形,將逆時針旋轉得到,,,,,,,,為的中點,,,四邊形為正方形,,,是等腰直角三角形,;(3)存在.理由如下:連接,四邊形是正方形,,,由勾股定理可知,當取最小值時,有最小值,而,當取最大值時,有最小值時,即:當取最大值時,有最小值,設,,則,由(2)可知,,,,,,時,有最大值,此時,,則,,即:當時,存在最小值,此時取得最小值為.【點睛】本題是四邊形綜合題,考查了旋轉的性質,相似三角形的判定與性質,全等三角形的判定與性質,正方形的性質,矩形的判定,勾股定理,直角三角形的性質等知識,熟練掌握正方形的性質和矩形的性質,證明三角形相似和三角形全等是解題的關鍵,屬于中考??碱}型.變式1.(2023年湖南省常德市三模數學試題)如圖,在中,,,D為邊上一動點(B點除外),以為一邊在邊上方作正方形,連接,則的面積的最大值為(
)
A. B. C. D.【答案】A【分析】如圖,過點作于,過點作于,過點作于,利用三角函數的定義求得,解直角三角形求出,的長,然后證明,根據全等三角形的性質可得,設,則,繼而根據三角形的面積公式可得函數關系式,根據二次函數的性質即可求得答案.【詳解】解:如圖,過點作于,過點作于,過點作于,
,,,,∵,∴,∴,在中,,,∴,,∵四邊形是正方形,,,,,又,,,設,則,
,,的最大值為,故答案為:A.【點睛】本題考查了等腰三角形的性質,正方形的性質,全等三角形的判定與性質,解直角三角形,二次函數的應用等,綜合性較強,有一定的難度,正確添加輔助線,熟練運用相關知識是解題的關鍵.變式2.(2022·江蘇鎮(zhèn)江·中考真題)已知,點、、、分別在正方形的邊、、、上.(1)如圖1,當四邊形是正方形時,求證:;(2)如圖2,已知,,當、的大小有_________關系時,四邊形是矩形;(3)如圖3,,、相交于點,,已知正方形的邊長為16,長為20,當的面積取最大值時,判斷四邊形是怎樣的四邊形?證明你的結論.【答案】(1)見解析(2)(3)平行四邊形,證明見解析【分析】(1)利用平行四邊形的性質證得,根據角角邊證明.(2)當,證得,是等腰直角三角形,∠HEF=∠EFG=90°,即可證得四邊形EFGH是矩形.(3)利用正方形的性質證得為平行四邊形,過點作,垂足為點,交于點,由平行線分線段成比例,設,,,則可表示出,從而把△OEH的面積用x的代數式表示出來,根據二次函數求出最大值,則可得OE=OG,OF=OH,即可證得平行四邊形.【詳解】(1)∵四邊形為正方形,∴,∴.∵四邊形為正方形,∴,,∴,∴.在和中,∵,,,∴.∴.∴;(2);證明如下:∵四邊形為正方形,∴,AB=BC=AD=CD,∵AE=AH,CF=CG,AE=CF,∴AH=CG,∴,∴EH=FG.∵AE=CF,∴AB-AE=BC-CF,即BE=BF,∴是等腰直角三角形,∴∠BEF=∠BFE=45°,∵AE=AH,CF=CG,∴∠AEH=∠CFG=45°,∴∠HEF=∠EFG=90°,∴EH∥FG,∴四邊形EFGH是矩形.(3)∵四邊形為正方形,∴.∵,,∴四邊形為平行四邊形.∴.∴.過點作,垂足為點,交于點,∴.∵,設,,,則,∴.∴.∴當時,的面積最大,∴,,∴四邊形是平行四邊形.【點睛】此題考查了正方形的性質,矩形的判定和平行四邊形的性質與判定,平行線分線段成比例定理,全等三角形的判定與性質,等腰三角形的性質,二次函數的最值,有一定的綜合性,解題的關鍵是熟悉這些知識并靈活運用.題型七:幾何最值工具--三邊關系求最值動點最值問題一直是中考數學中的難題,解題的關鍵在于化動為靜,將問題進行合理轉化,利用與之相關的知識點進行分析和解答,在運用三角形三邊關系解決最值問題中,解題的關鍵在于構造三角形,一般情況下,需要找出兩條固定線段,與需要求的線段構造三角形,然后利用三角形三邊關系進行分析和解答即可。例1.(23-24九年級下·江蘇宿遷·階段練習)如圖,在中,已知,,點P是線段上的動點,連接,在上有一點M,始終保持,連接,則的最小值為.【答案】/【分析】本題主要考查勾股定理,斜邊的中線等于斜邊的一半和三角形三邊之間的關系,取的中點為O,連接,先證明,進一步求出和,再根據,求出的最小值.【詳解】解:如圖:取的中點為O,連接∵,∴,∵,∴,∴,∵O是的中點,∴,∵,∴,∴,∴,∴的最小值為,故答案為:.變式1.(2023·江蘇徐州·中考真題)如圖,在中,,點在邊上.將沿折疊,使點落在點處,連接,則的最小值為.
【答案】【分析】由折疊性質可知,然后根據三角不等關系可進行求解.【詳解】解:∵,∴,由折疊的性質可知,∵,∴當、、B三點在同一條直線時,取最小值,最小值即為;故答案為.另解:該題也可以確點的軌跡(圓弧),在用點與圓的最值問題解決即可?!军c睛】本題主要考查勾股定理、折疊的性質及三角不等關系,熟練掌握勾股定理、折疊的性質及三角不等關系是解題的關鍵.變式2.(2023·四川南充·??级#┤鐖D,的半徑是5,點A是圓周上一定點,點B在上運動,且,,垂足為點C,連接,則的最小值是()A. B. C. D.【答案】D【分析】設交于,連接、、,過作于,連接,由題意易證明是等邊三角形,即得出,,從而由勾股定理可求出.再根據直角三角形斜邊中線的性質可知,最后利用三角形三邊關系即可求解.【詳解】設交于,連接、、,過作于,連接,,,,是等邊三角形,,,由勾股定理得:.,.,,在中,,,的最小值是,故選:D.【點睛】本題考查等邊三角形的判定和性質,勾股定理,直角三角形斜邊中線的性質和三角形三邊關系的應用.正確的作出輔助線是解題關鍵.課后訓練1.(2022·山東泰安·中考真題)如圖,,點M、N分別在邊上,且,點P、Q分別在邊上,則的最小值是(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】作M關于OB的對稱點M′,作N關于OA的對稱點N′,連接M′N′,即為MP+PQ+QN的最小值;證出△ONN′為等邊三角形,△OMM′為等邊三角形,得出∠N′OM′=90°,由勾股定理求出M′N′即可.【詳解】解:作M關于OB的對稱點M′,作N關于OA的對稱點N′,如圖所示:連接M′N′,即為MP+PQ+QN的最小值.根據軸對稱的定義可知:,,∠N′OQ=∠M′OB=30°,∴∠NON′=60°,,∴△ONN′為等邊三角形,△OMM′為等邊三角形,∴∠N′OM′=90°,∴在Rt△M′ON′中,M′N′=.故選:A.【點睛】本題考查軸對稱--最短路徑問題,根據軸對稱定義,找到相等的線段,得到等邊三角形是解題關鍵.2.(2022·內蒙古赤峰·統(tǒng)考中考真題)如圖,菱形,點、、、均在坐標軸上,,點,點是的中點,點是上的一動點,則的最小值是(
)A.3 B.5 C. D.【答案】A【分析】直線AC上的動點P到E、D兩定點距離之和最小屬“將軍飲馬”模型,由D關于直線AC的對稱點B,連接BE,則線段BE的長即是PD+PE的最小值.【詳解】如圖:連接BE,∵菱形ABCD,∴B、D關于直線AC對稱,,∵直線AC上的動點P到E、D兩定點距離之和最小∴根據“將軍飲馬”模型可知BE長度即是PD+PE的最小值.∵菱形ABCD,,點,∴,,∴∴△CDB是等邊三角形∴∵點是的中點,∴,且BE⊥CD,∴故選:A.【點睛】本題考查菱形性質及動點問題,解題的關鍵是構造直角三角形用勾股定理求線段長.3.(2023·湖北武漢·校考模擬預測)如圖,正方形ABCD的邊長AB=8,E為平面內一動點,且AE=4,F為CD上一點,CF=2,連接EF,ED,則EFED的最小值為()A.6 B.4 C.4 D.6【答案】A【分析】如圖(見解析),在AD邊上取點H,使得,連接EH、FH,先根據正方形的性質得出,,再根據相似三角形的判定與性質得出,從而可得,然后利用三角形的三邊關系定理、兩點之間線段最短可得取得最小值時,點E的位置,最后利用勾股定理求解即可得.【詳解】如圖,在AD邊上取點H,使得,連接EH、FH四邊形ABCD是正方形,,,即又,即由三角形的三邊關系定理得:由題意得:點E的軌跡是在以點A為圓心,AE長為半徑的圓上由兩點之間線段最短可知,當點E位于FH與圓A的交點時,取得最小值,最小值為,在中,由勾股定理得即的最小值為故選:A.【點睛】本題是一道較難的綜合題,考查了正方形的性質、相似三角形的判定與性質、三角形的三邊關系定理、兩點之間線段最短等知識點,通過作輔助線,構造相似三角形是解題關鍵.4.(2023年江蘇二模數學試卷)如圖,在中,,為邊上一動點(點除外),把線段繞著點沿著順時針的方向旋轉90°至,連接,則面積的最大值為(
)A.16 B.8 C.32 D.10【答案】B【分析】過點作于,作于點,由勾股定理可求,由旋轉的性質可求,,由可證,可得,由三角形面積公式和二次函數的性質可求解.【詳解】解:如圖,過點作于,作于點,∴,∵,,,∴,∴,∴,∵將線段繞點順時針旋轉90°得到線段,∴,,∴,且,∴,在和中,,∴,∴,∵,∴∵面積,∴當時,面積的最大值為8,故選:B.【點睛】本題考查了旋轉的性質,全等三角形的判定和性質,勾股定理,二次函數的性質等知識,添加恰當輔助線構造全等三角形是本題的關鍵.5.(2023·江蘇宿遷·沭陽縣懷文中學校聯考一模)如圖,已知四邊形中,,,點分別是邊上的兩個動點,且,過點B作于G,連接,則的最小值是(
)
A. B. C. D.【答案】D【分析】過點C作,交延長線于M,連接,交于O,則構造的四邊形為正方形,由可證,得出,則O是正方形的中心,由正方形的性質得出,取中點N,連接,過點N作于H,由勾股定理求出,由直角三角形的中線性質得出,由三角形三邊關系得,則當C、G、N三點共線時,最小,即可得出結果.【詳解】解:過點C作,交延長線于M,連接,交于O,如圖所示:∴,
∵,,∴,∴.∵,∴四邊形為矩形.∵,∴四邊形為正方形,∴.∵,∴,,∵,∴,又∵,,∴,∴,∴O是正方形的中心.∵,∴,取中點N,連接,過點N作于H,∵,∴,∴,在中,由勾股定理得:,在中,N是的中點,∴.∵,當C、G、N三點共線時,最小為:.故答案為:.【點睛】本題考查了正方形的判定與性質、全等三角形的判定與性質、直角三角形的性質、勾股定理、平行線的性質、三角形三邊關系等知識,熟練掌握正方形的性質、直角三角形的性質是解題的關鍵.6.(2023·江蘇鹽城·??家荒#┤鐖D,在中,已知.,點P是線段上的動點,連接,在上有一點M,始終保持,連接,則的最小值為(
)
A. B. C. D.【答案】B【分析】取的中點為,連接,,先證明,進一步求出和,再根據,求出的最小值.【詳解】解:如圖:取的中點為,連接,,,,
,,,是的中點,,,,,,的最小值為.故選:B.【點睛】本題考查了勾股定理,直角三角形的性質,正確分析出的取值范圍是解題關鍵.7.(2022·湖南湘西·統(tǒng)考中考真題)如圖,在Rt△ABC中,∠A=90°,M為BC的中點,H為AB上一點,過點C作CG∥AB,交HM的延長線于點G,若AC=8,AB=6,則四邊形ACGH周長的最小值是()
A.24 B.22 C.20 D.18【答案】B【分析】通過證明△BMH≌△CMG可得BH=CG,可得四邊形ACGH的周長即為AB+AC+GH,進而可確定當MH⊥AB時,四邊形ACGH的周長有最小值,證明四邊形ACGH為矩形可得HG的長,進而可求解.【詳解】∵CG∥AB,∴∠B=∠MCG,∵M是BC的中點,∴BM=CM,在△BMH和△CMG中,,∴△BMH≌△CMG(ASA),∴HM=GM,BH=CG,∵AB=6,AC=8,∴四邊形ACGH的周長=AC+CG+AH+GH=AB+AC+GH=14+GH,∴當GH最小時,即MH⊥AB時四邊形ACGH的周長有最小值,∵∠A=90°,MH⊥AB,∴GH∥AC,∴四邊形ACGH為矩形,∴GH=8,∴四邊形ACGH的周長最小值為14+8=22,故選:B.【點睛】本題主要考查全等三角形的判定與性質,確定GH的值是解題的關鍵.8.(2023·江蘇無錫·中考真題)如圖中,,為中點,若點為直線下方一點,且與相似,則下列結論:①若,與相交于,則點不一定是的重心;②若,則的最大值為;③若,則的長為;④若,則當時,取得最大值.其中正確的為(
)
A.①④ B.②③ C.①②④ D.①③④【答案】A【分析】①有3種情況,分別畫出圖形,得出的重心,即可求解;當,時,取得最大值,進而根據已知數據,結合勾股定理,求得的長,即可求解;③如圖5,若,,根據相似三角形的性質求得,,,進而求得,即可求解;④如圖6,根據相似三角形的性質得出,在中,,根據二次函數的性質,即可求取得最大值時,.【詳解】①有3種情況,如圖,和都是中線,點是重心;如圖,四邊形是平行四邊形,是中點,點是重心;如圖,點不是中點,所以點不是重心;①正確
②當,如圖時最大,,,,,,,②錯誤;
③如圖5,若,,∴,,,,,,,∴,,,∴,,∴,∴③錯誤;④如圖6,,∴,即,在中,,∴,∴,當時,最大為5,∴④正確.故選:A.【點睛】本題考查了三角形重心的定義,勾股定理,相似三角形的性質,二次函數的性質,分類討論,畫出圖形是解題的關鍵.9.(2023·江蘇鹽城·一模)已知,其中,,,M、N分別為、的中點,將兩個三角形按圖①方式擺放,點F從點A開始沿方向平移至點E與點C重合結束(如圖②),在整個平移過程中,的取值范圍是()A. B. C. D.【答案】D【分析】過點M、N作于點G,于點H,直線交于點K,根據勾股定理和全等三角形性質推出,判定四邊形是矩形,,,得到,的最小值為1;當點A、F重合時,判定是等腰直角三角形,得到;當點C、E重合時,判定是等腰直角三角形,得到;得到最大為,即得的取值范圍.【詳解】分別過點M、N作于點G,于點H,直線交于點K,則,∵,,,∴,∵,∴,,,,,∴,∴四邊形是矩形,∴,∵,∴,∵M是中點,∴,∴,∴,同理,,∴,當時,,最??;當點A、F重合時,∵,∴,∵,,∴;當點C、E重合時,連接、,∵,,∴,,∴,∴,∴當點A、F重合或點C、E重合時,最大,為,∴的取值范圍是.故選:D.【點睛】本題主要考查了直角三角形與平移綜合.熟練掌握勾股定理解直角三角形,平移性質,直角三角形斜邊上中線的性質,等腰三角形性質,垂線段最短,等腰直角三角形的判定和性質,是解決問題的關鍵.10.(2022·江蘇泰州·中考真題)如圖,正方形ABCD的邊長為2,E為與點D不重合的動點,以DE一邊作正方形DEFG.設DE=d1,點F、G與點C的距離分別為d2,d3,則d1+d2+d3的最小值為(
)A. B. C. D.【答案】C【分析】連接CF、CG、AE,證可得,當A、E、F、C四點共線時,即得最小值;【詳解】解:如圖,連接CF、CG、AE,∵∴在和中,∵∴∴∴當時,最小,∴d1+d2+d3的最小值為,故選:C.【點睛】本題主要考查正方形的性質、三角形的全等證明,正確構造全等三角形是解本題的關鍵.11.(2023·江蘇常州·模擬預測)如圖,在菱形中,,點P是菱形內或邊上的一點,且,連接,則面積的最小值為()A. B. C. D.【答案】A【分析】本題考查了菱形的性質,平行線的性質,等腰直角三角形的性質,正確的作出輔助線是解題的關鍵.根據菱形的性質得到,根據平行線的性質得到,得到,求得,當面積的最小時,到的距離最小,即到的距離最大,當是等腰直角三角形時,即到的距離最大,推出點邊上,且,過作于,于,于是得到距離.【詳解】解:過點C作過點P作,如圖所示:在菱形中,,,,,,當面積的最小時,到的距離最小,即到的距離最大,當是等腰直角三角形時,即到的距離最大,,點在邊上,且,過作于,于,,,到的距離,面積的最小值為,故選:A.12.(2023·遼寧盤錦·統(tǒng)考中考真題)如圖,四邊形是矩形,,,點P是邊上一點(不與點A,D重合),連接.點M,N分別是的中點,連接,,,點E在邊上,,則的最小值是(
)
A. B.3 C. D.【答案】C【分析】根據直線三角形斜邊中線的性質可得,,通過證明四邊形是平行四邊形,可得,則,作點C關于直線的對稱點M,則,點B,P,M三點共線時,的值最小,最小值為.【詳解】解:四邊形是矩形,,,點M,N分別是的中點,,,,,,,,又,四邊形是平行四邊形,,,如圖,作點C關于直線的對稱點M,連接,,則,
當點B,P,M三點共線時,的值最小,最小值為,在中,,,,的最小值,故選C.【點睛】本題考查矩形的性質,直線三角形斜邊中線的性質,中位線的性質,平行四邊形的判定與性質,軸對稱的性質,勾股定理,線段的最值問題等,解題關鍵是牢固掌握上述知識點,熟練運用等量代換思想.13.(2023秋·河南南陽·九年級校聯考期末)如圖,在邊長為的正方形中將沿射線平移,得到,連接、.求的最小值為______.【答案】【分析】將△ABC沿射線CA平移到△AB′C′的位置,連接C′E、AE、DE,證出四邊形ABGE和四邊形EGCD均為平行四邊形,根據平行四邊形的性質和平移圖形的性質,可得C′E=CE,CG=DE,可得EC+GC=C′E+ED,當點C′、E、D在同一直線時,C′E+ED最小,由勾股定理求出C′D的值即為EC+GC的最小值.【詳解】如圖,將△ABC沿射線CA平移到△AB′C′的位置,連接C′E、AE、DE,∵AB∥GE∥DC且AB=GE=DC,∴四邊形ABGE和四邊形EGCD均為平行四邊形,∴AE∥BG,CG=DE,∴AE⊥CC′,由作圖易得,點C與點C′關于AE對稱,C′E=CE,又∵CG=DE,∴EC+GC=C′E+ED,當點C′、E、D在同一直線時,C′E+ED最小,此時,在Rt△C′D′E中,C′B′=4,B′D=4+4=8,C′D=,即EC+GC的最小值為,故答案為:.【點睛】本題考查正方形的性質、圖形的對稱性、線段最短和平行四邊形的性質與判定,解題的關鍵是將兩條線段的和轉化為同一條線段求解.14.(2023春·湖北武漢·九年級??茧A段練習)如圖,點M是矩形內一點,且,,N為邊上一點,連接、、,則的最小值為______.【答案】【分析】將繞點A逆時針旋轉得到,連接、,然后即可得為等邊三角形,同理為等邊三角形,接著證明當、、三條線段在同一直線上,的值最小,即的值最小,過點作于點E,即最小值為:,問題隨之得解.【詳解】如圖所示,將繞點A逆時針旋轉得到,連接、,根據旋轉的性質有:,,,為等邊三角形,同理為等邊三角形,,,,當線段、、三條線段在同一直線上,且該直線與垂直時,的值最小,即的值最小,如下圖,過點作于點E,交于點F,最小值為:,在矩形中,于點E,即可知四邊形是矩形,,即,為等邊三角形,,,,,的最小值為,故答案為:.【點睛】本題主要考查了旋轉的性質,矩形的性質,等邊三角形的判定定理與性質,勾股定理,垂線段最短等知識,作出合理的輔助線是解答本題的關鍵.15.(2023上·江蘇連云港·九年級??茧A段練習)已知矩形為矩形內一點,且,若點繞點逆時針旋轉到點,則的最小值為.
【答案】【分析】在矩形外,以邊為斜邊作等腰直角三角形,,再以點O為圓心,為半徑作,點P為矩形內一點,且,所以點P在的劣弧上運動,根據點繞點逆時針旋轉到點,所以,,則,所以當最小時,最小,然后連接,交于P,此時,最小,則也最小,最后過點O作于E,交延長線于F,利用勾股定理求出,的長,從而求得,即可求解.【詳解】解:在矩形外,以邊為斜邊作等腰直角三角形,,再以點O為圓心,為半徑作,如圖,∵點P為矩形內一點,且,∴點P在的劣弧上運動,∵點繞點逆時針旋轉到點,∴,,∴∴當最小時,,連接,交于P,此時,最小,則也最小,
在中,∵,,∴,∴,過點O作于E,交延長線于F,∴,∵,,∴∵矩形∴∴∴四邊形正方形,∴,∴,在中,由勾股定理,得,∴∴,故答案為:.【點睛】本題考查旋轉的性質,等腰直角三角形的性質,圓滿的性質,勾股定理,作出輔助圓,得出取最小值的點P位置是解題的關鍵.16.(2023·湖北武漢·九年級??茧A段練習)如圖,在邊長為6的正方形中,M為上一點,且,N為邊上一動點.連接,將沿翻折得到,點P與點B對應,連接,則的最小值為.
【答案】【分析】由折疊的性質可得,點在以為圓心,以為半徑的圓上,在線段上取一點,使得,利用相似三角形的性質得到,從而得到,當且僅當三點共線時,取得最小值,即可求解.【詳解】解:由題意可得:∴點在以為圓心,以為半徑的圓上,在線段上取一點,使得,則
∵,∴又∵∴∴∴∴如下圖所示,當且僅當三點共線時,取得最小值,∴的最小值為:故答案為:【點睛】本題考查了最短路徑問題,通過轉化思想把轉化為是解決此題的關鍵.17.(2023·四川廣元·統(tǒng)考一模)如圖,線段為的直徑,點在的延長線上,,,點是上一動點,連接,以為斜邊在的上方作Rt,且使,連接,則長的最大值為.【答案】/【分析】作,使得,,則,,,由,推出,即(定長),由點是定點,是定長,點在半徑為1的上,由此即可解決問題.【詳解】解:如圖,作,使得,,則,,,,,,,,,即(定長),點是定點,是定長,點在半徑為1的上,,的最大值為,故答案為:.【點睛】本題考查了相似三角形的判定和性質、兩圓的位置關系、軌跡等知識,解題的關鍵是學會添加常用輔助線,構造相似三角形解決問題,屬于中考壓軸題.18.(2023·湖南·統(tǒng)考中考真題)如圖,在矩形中,,動點在矩形的邊上沿運動.當點不與點重合時,將沿對折,得到,連接,則在點的運動過程中,線段的最小值為.
【答案】/【分析】根據折疊的性質得出在為圓心,為半徑的弧上運動,進而分類討論當點在上時,當點在上時,當在上時,即可求解.【詳解】解:∵在矩形中,,∴,,如圖所示,當點在上時,∵∴在為圓心,為半徑的弧上運動,
當三點共線時,最短,此時,當點在上時,如圖所示,此時當在上時,如圖所示,此時綜上所述,的最小值為,故答案為:.【點睛】本題考查了矩形與折疊問題,圓外一點到圓上的距離的最值問題,熟練掌握折疊的性質是解題的關鍵.19.(2023·河南洛陽·統(tǒng)考一模)如圖,在平行四邊形ABCD中,,,,點E在線段BC上運動(含B、C兩點).連接AE,以點A為中心,將線段AE逆時針旋轉60°得到AF,連接DF,則線段DF長度的最小值為______.【答案
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