内容正文:
专题2.7 将军饮马五大模型七类题型(模型梳理与题型分类讲解)
第一部分【知识点归纳】
【理论依据】路径最短、线段和最小、线段差最大、周长最小等一系列最值问题。
【方法原理】
1.两点之间,线段最短;2.三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边;3.中垂线上的点到线段两端点的距离相等;4.垂线段最短.
【基本模型】
【模型一:两定交点型】如图1,直线和的异侧两点A.B,在直线l上求作一点P,使PA+PB最小;
图1
【模型二:两定一动型】如图2,直线和的同侧两点A.B,在直线l上求作一点P,使PA+PB最小(同侧转化为异侧);
图2
【模型三:一定两动型】如图3,点P是∠MON内的一点,分别在OM,ON上作点A,B。使△PAB的周长最小。
图3
【模型四:两定两动型】如图4,点P,Q为∠MON内的两点,分别在OM,ON上作点A,B。使四边形PAQB的 周长最小。
图4
【模型五:一定两动(垂线段最短)型】如图5,点A是∠MON外的一点,在射线ON上作点P,使PA与点P到射线OM的距离之和最小。
图5
【模型六:一定两动,找(作)对称点转化型】如图6,点A是∠MON内的一点,在射线ON上作点P,使PA与点P到射线OM的距离之和最小。
图6
【题型目录】
【题型1】两定一动型.......................................................3;
【题型2】一定两动(两点之间线段最短)型...................................4;
【题型3】一定两动(垂线段最短)型.........................................5;
【题型4】两定两动型.......................................................5;
【题型5】一定两动(等线段)转化型.........................................6;
【题型6】直通中考.........................................................7;
【题型7】拓展延伸.........................................................7;
第二部分【题型展示与方法点拨】
【题型1】两定一动型;
【例1】(23-24八年级上·河北廊坊·期中)如图,在中,,,,,将沿射线折叠,使点与边上的点重合.
(1)线段的长是 ;
(2)若点是射线上一动点,则周长的最小值是 .
【变式1】(22-23八年级上·广西南宁·期末)如图,点E在等边的边上,,射线,垂足为点C,点P是射线上一动点,点F是线段上一动点,当的值最小时,,则的长为 .
【变式2】(23-24八年级下·河南郑州·阶段练习)如图,在中,.在、上分别截取、,使.再分别以点P,Q为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧在内交于点R,作射线,交于点D.已知,.若点M、N分别是线段和线段上的动点,则的最小值为 .
【题型2】一定两动(两点之间线段最短)型;
【例2】(23-24七年级下·陕西西安·期末)如图,在锐角中,,,的面积为5,P为内部一点,分别作点P关于,,的对称点,,,连接,,则的最小值为 .
【变式1】(23-24八年级上·北京海淀·期中)如图,已知,在的内部有一点P,A为上一动点,B为上一动点,,当的周长最小时, 度,的周长的最小值是 .
【变式2】(22-23八年级上·新疆乌鲁木齐·期末)如图,已知的大小为α,P是内部的一个定点,且,点E、F分别是、上的动点,若周长的最小值等于5,则( )
A. B. C. D.
【题型3】 一定两动型(垂线段最短);
【例3】(2024八年级上·全国·专题练习)如图,在中,,,,是的平分线,若P,Q分别是和上的动点,则的最小值是( )
A. B.3 C.4 D.5
【变式1】(23-24七年级下·广东深圳·期末)如图,在等腰三角形中,,,点D为垂足,E、F分别是、上的动点.若,的面积为12,则的最小值是( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【变式2】(23-24八年级·江苏·假期作业)如图,在中,,是的平分线.若P,Q分别是和上的动点,则的最小值是 .
【题型4】两定两动型;
【例4】(22-23八年级上·湖北武汉·期末)如图,,,分别是边,上的定点,,分别是边,上的动点,记,,当最小时,则关于,的数量关系正确的是( )
A. B. C. D.
【变式】(20-21八年级上·天津·期末)如图,,点M,N分别是边,上的定点,点P,Q分别是边,上的动点,记,,当的值最小时,的大小_______(度).
【题型5】一定两动(等线段)转化型;
【例5】(23-24九年级下·广西南宁·开学考试)如图,是等边三角形,.过点A作于点D,点P是直线上一点,以为边,在的下方作等边,连接,则的最小值为 .
【变式1】(23-24八年级下·湖北武汉·阶段练习)如图,在中,,,,分别是上的动点,且,连接,则的最小值为 .
【变式2】(2024·安徽合肥·二模)如图,和都是等腰三角形,且,,是的中点,若点在直线上运动,连接,则在点运动过程中,的最小值为( )
A. B. C. D.2
第三部分【中考链接与拓展延伸】
【题型6】直通中考
【例1】(2023·辽宁锦州·中考真题)如图,在中,,,,按下列步骤作图:①在和上分别截取、,使.②分别以点D和点E为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧在内交于点M.③作射线交于点F.若点P是线段上的一个动点,连接,则的最小值是 .
【例2】(2020·新疆·中考真题)如图,在中,,若D是边上的动点,则的最小值为 .
【题型7】拓展延伸
【例1】(2024·辽宁葫芦岛·二模)在中,,,,点D,E在,边上,且,则的最小值是 .
【例2】(23-24八年级上·湖北武汉·阶段练习)如图,等腰中,,平分,点N为上一点,点M为上一点,且,若当的最小值为4时,的长度是 .
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专题2.7 将军饮马五大模型七类题型(模型梳理与题型分类讲解)
第一部分【知识点归纳】
【理论依据】路径最短、线段和最小、线段差最大、周长最小等一系列最值问题。
【方法原理】
1.两点之间,线段最短;2.三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边;3.中垂线上的点到线段两端点的距离相等;4.垂线段最短.
【基本模型】
【模型一:两定交点型】如图1,直线和的异侧两点A.B,在直线l上求作一点P,使PA+PB最小;
图1
【模型二:两定一动型】如图2,直线和的同侧两点A.B,在直线l上求作一点P,使PA+PB最小(同侧转化为异侧);
图2
【模型三:一定两动型】如图3,点P是∠MON内的一点,分别在OM,ON上作点A,B。使△PAB的周长最小。
图3
【模型四:两定两动型】如图4,点P,Q为∠MON内的两点,分别在OM,ON上作点A,B。使四边形PAQB的 周长最小。
图4
【模型五:一定两动(垂线段最短)型】如图5,点A是∠MON外的一点,在射线ON上作点P,使PA与点P到射线OM的距离之和最小。
图5
【模型六:一定两动,找(作)对称点转化型】如图6,点A是∠MON内的一点,在射线ON上作点P,使PA与点P到射线OM的距离之和最小。
图6
【题型目录】
【题型1】两定一动型.......................................................3;
【题型2】一定两动(两点之间线段最短)型...................................6;
【题型3】一定两动(垂线段最短)型.........................................9;
【题型4】两定两动型.......................................................12;
【题型5】一定两动(等线段)转化型.........................................14;
【题型6】直通中考.........................................................18;
【题型7】拓展延伸.........................................................21;
第二部分【题型展示与方法点拨】
【题型1】两定一动型;
【例1】(23-24八年级上·河北廊坊·期中)如图,在中,,,,,将沿射线折叠,使点与边上的点重合.
(1)线段的长是 ;
(2)若点是射线上一动点,则周长的最小值是 .
【答案】 8 24
【分析】本题主要考查了的折叠的性质、两点之间线段最短,熟练掌握折叠的性质是解此题的关键.
(1)由折叠的性质可得,再由进行计算即可得到答案;
(2)设与的交点为点,连接,由折叠的性质可得:,,,再根据两点之间线段最短可得当点与点重合时,取最小值,最小值为,由此即可得到答案.
解:(1)由折叠的性质可得:,
,
故答案为:8;
(2)如图,设与的交点为点,连接,
由折叠的性质可得:,,,
由(1)得:,
的周长,
要是的周长最小,只需最小,
由两点之间线段最短可知,当点与点重合时,取最小值,最小值为,
的周长,
故答案为:24.
【变式1】(22-23八年级上·广西南宁·期末)如图,点E在等边的边上,,射线,垂足为点C,点P是射线上一动点,点F是线段上一动点,当的值最小时,,则的长为 .
【答案】7
【分析】本题考查最短路径问题、等边三角形的性质、含30度角的直角三角形的性质,熟练掌握利用轴对称性质求最短距离的方法是解答的关键.作点E关于射线的对称点,过作于F,交射线于P,连接,此时的值最小,利用等边三角形的性质和三角形的内角和定理求得,然后利用含30度角的直角三角形的性质求得,进而求得即可求解.
解:作点E关于射线的对称点,过作于F,交射线于P,连接,如图,则,
∴,此时的值最小,则,
∵是等边三角形,
∴,,
在中,,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∴,
故答案为:7.
【变式2】(23-24八年级下·河南郑州·阶段练习)如图,在中,.在、上分别截取、,使.再分别以点P,Q为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧在内交于点R,作射线,交于点D.已知,.若点M、N分别是线段和线段上的动点,则的最小值为 .
【答案】
【分析】本题考查作图复杂作图,角平分线的定义,等腰三角形的性质等知识,解题关键是读懂图形信息,灵活运用所学知识解决问题,属于中考常考题型.过点作于点,交于点,根据等腰三角形的性质和勾股定理求出,然后根据,可得.作点关于的对称点交于点,连接,可得,进而可以解决问题.
解:如图,过点作于点,交于点,
由作图可知,平分,
,
,
,
.
,
,
,
.
,,
作点关于的对称点交于点,连接,当M与重合时,此时最小,
,
,
则的最小值为.
故答案为:
【题型2】一定两动(两点之间线段最短)型;
【例2】(23-24七年级下·陕西西安·期末)如图,在锐角中,,,的面积为5,P为内部一点,分别作点P关于,,的对称点,,,连接,,则的最小值为 .
【答案】5
【分析】首先由的面积为5,,求出,然后由和对称构造正三角形,将转化成,将提取系数2,最终转化成垂线段最短.
解:设与交于点,则,连接、、、,作,垂足为,
,的面积为5,
∴,即
,
根据对称性得,,,
,
是正三角形,
,
,
故答案为:5.
【点拨】本题考查了轴对称、正三角形、三角形面积、垂线段最短等知识,解题的关键是将转化成,将提取系数2,最终转化成垂线段最短.形式上易与胡不归混淆.
【变式1】(23-24八年级上·北京海淀·期中)如图,已知,在的内部有一点P,A为上一动点,B为上一动点,,当的周长最小时, 度,的周长的最小值是 .
【答案】
【分析】分别作出点关于,两条射线的对称点,连接两个对称点的线段与,的交点即为所确定的点;连接,,,由轴对称的性质得:,,,证得是等边三角形,即可得到结论.
解:①分别作点关于,的对称点,;连接,,分别交,于点、点,则此 时的周长最小.
连接,,,
由轴对称的性质得:,
,,
,
,
是等边三角形,
,,,
∴,
的周长,
故答案为:,.
【点拨】此题主要考查了轴对称最短路径问题,解决本题的关键是理解要求周长最小问题可归结为求线段最短问题,通常是作已知点关于所求点所在直线的对称点.
【变式2】(22-23八年级上·新疆乌鲁木齐·期末)如图,已知的大小为α,P是内部的一个定点,且,点E、F分别是、上的动点,若周长的最小值等于5,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设点P关于的对称点为C,关于的对称点为D,当点E、F在上时,的周长为,此时周长最小,根据可求出α的度数.
解:如图,作点P关于的对称点C,关于的对称点D,连接,交于E,于F.此时,的周长最小.
连接,,,.
∵点P与点C关于对称,
∴垂直平分,
,,,
同理,可得,,.
,,
.
又的周长为:,
,
是等边三角形,
,
.
故选:A.
【点拨】此题主要考查了最短路径问题,本题找到点E和F的位置是解题的关键.要使的周长最小,通常是把三边的和转化为一条线段,运用三角形三边关系解决.
【题型3】 一定两动型(垂线段最短);
【例3】(2024八年级上·全国·专题练习)如图,在中,,,,是的平分线,若P,Q分别是和上的动点,则的最小值是( )
A. B.3 C.4 D.5
【答案】A
【分析】本题考查了轴对称最短路径问题,角平分线定义,勾股定理,作点Q关于的对称点,连接,,过点C作于点H,根据角平分线定义以及对称可以得到,利用勾股定理求出的长,再利用三角形面积求出的长即可得到结果.
解:如图,作点Q关于的对称点,连接,,过点C作于点H,
是的角平分线,Q与关于对称,
点在上,,
,,
,
即,
,
,
的最小值为,
故选:A.
【变式1】(23-24七年级下·广东深圳·期末)如图,在等腰三角形中,,,点D为垂足,E、F分别是、上的动点.若,的面积为12,则的最小值是( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】B
【分析】本题考查等腰三角形的性质,轴对称—最短路线问题,垂线段最短.解此题的关键是正确作出辅助线.作点F关于的对称点M,连接,过点B作于点N,从而可确定,即最小时,最小.再根据垂线段最短可知的长即为最小时,最后根据三角形面积公式求出的长即可.
解:如图,作点F关于的对称点M,连接,过点B作于点N,
∴,
∴,
∴最小时,最小.
当时最小,即为的长,
∵,,
∴,
∴的最小值是4.
故选B.
【变式2】(23-24八年级·江苏·假期作业)如图,在中,,是的平分线.若P,Q分别是和上的动点,则的最小值是 .
【答案】9.6
【分析】本题考查了轴对称——最短路线问题、等腰三角形的性质以及三角形的面积,线段垂直平分线的性质.连接,,根据线段垂直平分线的性质可得,从而得到当点B,P,Q三点共线时,取得最小值,最小值为的长,且当时,最小,再由,求出的长,即可.
解:如图,连接,,
∵,是的平分线,
∴垂直平分,
∴,
∴,
∴当点B,P,Q三点共线时,取得最小值,最小值为的长,且当时,最小,
∵,
∴,
∴.
故答案为:9.6
【题型4】两定两动型;
【例4】(22-23八年级上·湖北武汉·期末)如图,,,分别是边,上的定点,,分别是边,上的动点,记,,当最小时,则关于,的数量关系正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】如图,作M关于的对称点,N关于的对称点,连接交于Q,交于P,则最小,易知,,,,,由此即可解决问题.
解:如图,作M关于的对称点,N关于的对称点,连接交于Q,交于P,则最小,
解:由轴对称的性质得,,,,,
∴.
故选:D.
【点拨】本题考查轴对称-最短问题、三角形的内角和定理.三角形的外角的性质等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,属于中考常考题型.
【变式】(20-21八年级上·天津·期末)如图,,点M,N分别是边,上的定点,点P,Q分别是边,上的动点,记,,当的值最小时,的大小_______(度).
【答案】50
【分析】本题主要考查最短路径问题、轴对称的性质,三角形外角的性质,作M关于的对称点,N关于的对称点,连接,交于点P,交于点Q,连接,,可知此时最小,此时,,再根据三角形外角的性质和平角的定义即可得出结论.
解:作M关于的对称点,N关于的对称点,连接,交于点P,交于点Q,连接,,如图所示.
根据两点之间,线段最短,可知此时最小,即,
∴,,
∵,,
∴,,
∵,,
∴,
∴,
故答案为:50.
【题型5】一定两动(等线段)转化型;
【例5】(23-24九年级下·广西南宁·开学考试)如图,是等边三角形,.过点A作于点D,点P是直线上一点,以为边,在的下方作等边,连接,则的最小值为 .
【答案】1
【分析】连接,先证,则可得,由此可知Q点在过B点且与成角的直线上运动.根据垂线段最短可知,当时,最小,求出的值即可.
本题主要考查了等边三角形的性质,全等三角形的判定和性质,以及垂线段最短.熟练掌握以上知识,找出Q点的运动轨迹是解题的关键.
解:连接,
∵和都是等边三角形,
,,,
,
即,
,
,
∵是等边三角形,,
,,
,
,,
,
∴Q点在过B点且与成角的直线上运动.
当时,最小,
此时,
∴的最小值为1.
故答案为:1.
【变式1】(23-24八年级下·湖北武汉·阶段练习)如图,在中,,,,分别是上的动点,且,连接,则的最小值为 .
【答案】
【分析】本题主要考查了全等三角形的判定及性质,勾股定理,两点之间,线段最短,过点作且使,连接,,证明,得进而可得,再由两点之间线段最短可得:,所以当点在上时,有最小值, 即有最小值为,利用勾股定理计算即可,熟练掌握相关知识点是解题的关键.
解:过点作且使,连接,,
∵,
∴,,
在和中,
,
∴,
∴,
∴,
由两点之间线段最短可得: ,所以当点在上时,有最小值, 即有最小值为,
∵,,
∴中,,
∴最小值为:,
故答案为:.
【变式2】(2024·安徽合肥·二模)如图,和都是等腰三角形,且,,是的中点,若点在直线上运动,连接,则在点运动过程中,的最小值为( )
A. B. C. D.2
【答案】D
【分析】设的中点为,连接,过点作于,证和全等得,因此当为最小时,为最小,根据“垂线段最短”得,故点与点重合时,为最小,最小值为的长,然后在中求出的长即可.
解:设的中点为,连接,过点作于,如下图所示:
和都是等腰三角形,且,
,,,
,
点是的中点,点是的中点,,
,
在和中,
,
,
,
当为最小时,为最小,
点为的中点,,点在直线上运动,
根据“垂线段最短”得:,
当点与点重合时,为最小,最小值为的长,
在中,,,
,
在中,,,
,
的最小值为,
即的最小值为
故选:D.
【点拨】此题主要考查了等腰三角形的性质,直角三角形的性质,全等三角形的判定和性质,垂线段的性质,熟练掌握等腰三角形的性质,直角三角形的性质,全等三角形的判定和性质,理解垂线段最短是解决问题的关键,难点是正确地作出辅助线构造全等三角形和直角三角形.
第三部分【中考链接与拓展延伸】
【题型6】直通中考
【例1】(2023·辽宁锦州·中考真题)如图,在中,,,,按下列步骤作图:①在和上分别截取、,使.②分别以点D和点E为圆心,以大于的长为半径作弧,两弧在内交于点M.③作射线交于点F.若点P是线段上的一个动点,连接,则的最小值是 .
【答案】
【分析】过点P作于点Q,过点C作于点H,先利用角平分线和三角形的内角和定理求出,然后利用含的直角三角的性质得出,则,当C、P、Q三点共线,且与垂直时,最小,最小值为,利用含的直角三角的性质和勾股定理求出,,最后利用等面积法求解即可.
解:过点P作于点Q,过点C作于点H,
由题意知:平分,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴当C、P、Q三点共线,且与垂直时,最小,最小值为,
∵,,,
∴,
∴,
∵,
∴,
即最小值为.
故答案为:.
【点拨】本题考查了尺规作图-作角平分线,含的直角三角形的性质,勾股定理等知识,注意掌握利用等积法求三角形的高或点的线的距离的方法.
【例2】(2020·新疆·中考真题)如图,在中,,若D是边上的动点,则的最小值为 .
【答案】12
【分析】过点作射线,使,再过动点作,垂足为点,连接,在中,,,当,,在同一直线上,即时,的值最小,最小值等于垂线段的长.
解:过点作射线,使,再过动点作,垂足为点,连接,如图所示:
在中,,
,
,
当,,在同一直线上,即时,的值最小,最小值等于垂线段的长,
此时,,
是等边三角形,
,
在中,
,,,
,
,
,
,
,
的最小值为12,
故答案为:12.
【点拨】本题考查垂线段最短、等边三角形的判定和性质,含30度的直角三角形等知识,解题的关键是学会添加辅助线,构造数学模型,学会用转化的思想思考问题,属于中考填空题中的压轴题.
【题型7】拓展延伸
【例1】(2024·辽宁葫芦岛·二模)在中,,,,点D,E在,边上,且,则的最小值是 .
【答案】
【分析】本题考查两点之间线段最短、勾股定理,全等三角形的性质和判定等知识,学会构造全等三角形解决问题是解题的关键.
如图作,使得.作交的延长线于.首先证明,可得,推出的最小值为的长.
解:如图作,使得.作交的延长线于.
,
,
,,
,
,
,
的最小值为的长,
∵,
∴,
∴,
在中,
,,
,,
∴,
在中,.
故答案为:.
【例2】(23-24八年级上·湖北武汉·阶段练习)如图,等腰中,,平分,点N为上一点,点M为上一点,且,若当的最小值为4时,的长度是 .
【答案】4
【分析】由等腰中,,可得,由平分,可得,如图,作,使,连接,则,证明,则,,,可知当三点共线时,最小,即,证明是等边三角形,则,进而可求.
解:∵等腰中,,
∴,
∵平分,
∴,
如图,作,使,连接,
∴,
∵,,,
∴,
∴,,
∴,
∴当三点共线时,最小,即,
∵,,
∴是等边三角形,
∴,
∴,
故答案为:4.
【点拨】本题考查了等腰三角形的性质,角平分线,全等三角形的判定与性质,等边三角形的判定与性质等知识.熟练掌握等腰三角形的性质,角平分线,全等三角形的判定与性质,等边三角形的判定与性质是解题的关键.
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