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精讲本
2023 潍坊 数学
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微专题五 轴对称——最值问题
利用垂线段最短求最值
类型1 点到直线的所有线段中,垂线段最短
【基本图形】
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【模型分析】
条件:直线外一定点P,在直线l上找点H,使得点P到直线l的距离最小.
作法:过点P作PH⊥l,垂足为H.
结论:PH最小.
原理:与直线上一动点连成的线段中,垂线段最短.
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例1 在△ABC中,AB=6, AC=8, BC=10, 点P为边BC上的一动点,PE⊥AB于点E,PF⊥AC于点F,则EF的最小值为( )
A.5 B. C.4 D.3
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解:∵AB=6,AC=8,BC=10,
∴AB2+AC2=62+82=100=102=BC2,
∴△ABC是直角三角形,∠A=90°.
又∵PE⊥AB,PF⊥AC,∴四边形AEPF是矩形.
如图,连接AP,则EF=AP,
∴当AP⊥BC时,AP取得最小值,即EF取得最小值.
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类型2 胡不归问题求最值
【基本图形】
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【模型分析】
条件:点A为直线MN上一定点,点B为直线MN外一定点,在直线MN上找一点C,使kAC+BC(0<k<1)的值最小.
作法:过点A作∠DAN,使sin∠DAN=k,过点B作BH⊥AD,交MN于点C,垂足为H.
结论:kAC+BC的最小值为BH,构造出与kAC相等的线段,根据垂线段最短可得kAC+BC的最小值为BH的长.
原理:垂线段最短.
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例2 (2021·眉山)如图,在菱形ABCD中,AB=AC=10,对角线AC,BD
相交于点O,点M在线段AC上,且AM=3,点P为线段BD上的一个动点,则
MP+ PB的最小值是______.
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解:如图,过点P作PE⊥BC于点E,过点M作MH⊥BC于点H.在菱形ABCD中,
AB=BC,∠ABD=∠CBD.
∵AB=AC=10,
∴AB=BC=AC=10,
∴△ABC是等边三角形,
∴∠ABC=∠ACB=60°,
∴∠CBD=30°.
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【八个基本问题】——将军饮马
将军饮马模型
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例3 如图,AB两点在直线MN外的同侧,点A到MN的距离AC=8,点B到MN的距离BD=5,CD=4,点P在直线MN上运动,则|PA-PB|的最大值为________.
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解:如图,延长AB交MN于点P′,过点B作BE⊥AC于点E.
∵P′A-P′B=AB,|PA-PB|≤AB.
∴当点P运动到点P′时,
|PA-PB|的值最大,最大值为AB的长.
∵BD=5,CD=4,AC=8,
∴BE=CD=4,AE=AC-BD=8-5=3,
∴AB= =5,
∴|PA-PB|的最大值为5.故答案为5.
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例4 (2021·营口)如图,∠MON=40°,以点O为圆心,4为半径作弧交
OM于点A,交ON于点B,分别以点A,B为圆心,大于 AB的长为半径画
弧,两弧在∠MON的内部相交于点C,画射线OC交 于点D,点E为OA上
一动点,连接BE,DE,则阴影部分周长的最小值为________.
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例5 如图,∠AOB=30°,OC为∠AOB内部一条射线,P为射线OC上一点,OP=6,点M,N分别为OA,OB边上的动点,则△MNP周长的最小值为________.
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解:如图,作点P关于OA的对称点P1,点P关于OB的对称点P2,连接P1P2,与OA的交点即为点M,与OB的交点即为点N.△PMN的最小周长为PM+MN+PN=P1M+MN+P2N=P1P2,即为线段P1P2的长.连接OP1,OP2,则OP1=OP2=OP=6.
又∵∠P1OP2=2∠AOB=60°,∴△OP1P2是等边三角形,∴P1P2=OP1=6,即△PMN的周长的最小值是6.故答案为6.
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例6 如图,在矩形ABCD中,AB=4,AD=6,AE=4, AF=2,点G,H分别是边BC,CD上的动点,则四边形EFGH周长的最小值为________.
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解:如图,作点E关于边CD的对称点E′,作点
F关于边BC的对称点F′,连接E′F′交边BC于
点G,交边CD于点H,
则F′G=FG,E′H=EH,
在CD,BC上分别任取一点H′,G′,连接FG′,F′G′,E′H′,EH′,G′H′,
∴当点H′,G′分别与点H,G重合时,四边形EFGH的周长最小,最小值为EF+E′F′.
由题意得BF′=BF=AF=2,DE′=DE=2,
∠A=90°,AF′=6,AE′=8,∴E′F′=10.
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例7 如图,在△ABC中,∠ACB=30°,BC=6,AC=5,P为三角形内一点,则PA+PB+PC的最小值为________.
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解:如图,