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专题08.特殊的平行四边形中的最值模型之将军饮马、遛马、过桥模型
将军遛马模型和将军过桥(造桥)模型是将军饮马的姊妹篇,它是在将军饮马的基础上加入了平移的思想,主要还是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,本专题就将军遛马模型和将军过桥(造桥)模型进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
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模型1.将军遛马模型 1
模型2.将军造桥(过桥)模型 8
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模型1.将军遛马模型
将军遛马模型:已知A、B是两个定点,P、Q是直线m上的两个动点,P在Q的左侧,且PQ间长度恒定,在直线m上要求P、Q两点,使得PA+PQ+QB的值最小。
点A、B在直线m异侧(图1-1);点A、B在直线m同侧 (图1-2);
图1-1 图1-2
将军遛马模型(异侧型):如图1-1,过A点作AC∥m,且AC=PQ,连接BC,交直线m于Q,Q向左平移PQ长,即为P点,此时P、Q即为所求的点。
∵PQ为定值,∴求PA+PQ+QB的最小值,即求PA+QB的最小值+PQ。
∵AC∥m,AC=PQ,得到四边形APQC为平行四边形,故AP=QC。∴PA+QB=QC+QB,
再利用“两点之间线段最短”,可得PA+QB的最小值为CB,故PA+PQ+QB的最小值=PQ+CB.
图1-1 图1-2
将军遛马模型(同侧型):如图1-2,过A点作AE∥m,且AE=PQ,作B关于m的对称点B’,连接B’E,交直线m于Q,Q向左平移PQ长,即为P点,此时P、Q即为所求的点。
∵PQ为定值,∴求PA+PQ+QB的最小值,即求PA+QB的最小值+PQ。
∵AE∥m,AE=PQ,得到四边形APQE为平行四边形,故AP=QE。∴PA+QB=QE+QB,
根据对称,可得QB’=QB,即QE+QB=QE+QB’,
再利用“两点之间线段最短”,可得QE+QB’的最小值为EB’,故PA+PQ+QB的最小值=PQ+EB’。
例1.(2023·黑龙江·九年级校考期中)问题背景(1)如图(1),在公路的一侧有,两个工厂,,到公路的垂直距离分别为和,,之间的水平距离为.现需把厂的产品先运送到公路上然后再转送到厂,则最短路线的长是_____.
问题探究(2)如图(2),和是腰长为2的两个全等的等腰直角三角形,,点,重合,点,重合,将沿直线平移,得到,连接,.试探究在平移过程中,是否存在最小值.若存在,求出这个最小值;若不存在,请说明理由.
问题解决(3)如图(3),A,B分别是河岸m一侧的两个旅游景点,它们到河岸的垂直距离分别是和,,的水平距离是.游客在景点游览完后,乘坐大巴先到河岸上的码头甲处,改乘游轮沿河航行到达码头乙,再乘坐大巴到达景点.请问码头甲,乙建在何处才能使从到的旅游路线最短,并求出最短路线的长.
【答案】(1)(2)存在,最小值为(3)最短路线长为
【详解】解:(1) 如图 (1), 点 是公路上的一点, 假设先把产品运送到点 处, 再转送到 厂, 作点 关于 的 对称点, 连接,, 连接 交于点,
则 ,, 当点与点重合时,取得最小值,为的长.
连接, 交于点, 过点 作 于点, 过点 作, 垂足为点,
则,四边形 是矩形,,,
又,,即最短路线的长是.故答案为:.
(2) 存在.理由如下,如图 (2), 过点 作直线, 作点 关于直线的对称点, 连接 ,,交直线于点, 过点 作交直线 于点, 连接,,, 则.
由平移知,.又 ,四边形 是平行四边形,
,由平移知,
又,四边形 是平行四边形,
当点 与点重合时, 最小, 最小值为 的长.
过点 作 交 的延长线于点, 则 为等腰直角三角形.
,,,
的最小值为.故答案为:存在,最小值为.
(3) 如图 (3),设码头乙为点, 码头甲为点, 连接,,
过点 作, 且, 作点 关于 的对称点, 连接 交于点.
连接, 则.是平行四边形, ,
点 ,N重合时,旅游路线最短.
过点 作直线, 过点 作 于点,
则 ,,,,
.故答案为:最短路线长为.
例2.(2022·统考一模)如图,在矩形ABCD中,线段EF在AB边上,以EF为边在矩形ABCD内部作正方形EFGH,连接AH,CG.若,,,则的最小值为______.
【答案】
【详解】解:如图:延长DA到点O,使AO=HE=4,连接OE、EG,
,,,又,四边形AOEH是平行四边形,,
当点E、点G在OC上时,最小,即最小,,
,,
,故的最小值为,故答案为:.
例3.(2022·四川自贡·中考真题)如图,矩形中,,是的中点,线段在边上左右滑动;若,则的最小值为____________.
【答案】
【详解】解:如图,作G关于AB的对称点G',在CD上截取CH=1,然后连接HG'交AB于E,在EB上截取EF=1,此时GE+CF的值最小,
∴G'E=GE,AG=AG',∵四边形ABCD是矩形,∴AB∥CD,AD=BC=2∴CH∥EF,
∵CH=EF=1, ∴四边形EFCH是平行四边形,∴EH=CF,∴G'H=EG'+EH=EG+CF,
∵AB=4,BC=AD=2,G为边AD的中点,∴AG=AG'=1 ∴DG′=AD+AG'=2+1=3,DH=4-1=3,
∴,即的最小值为.故答案为:
例4.(2023年陕西中考模试)如图,菱形ABCD的边长为6,∠ABC=60°,点E、F在对角线BD上运动,且ED=OF,连接AE、AF,则△AEF周长的最小值是 .
【答案】
【详解】解:∵菱形ABCD的边长为6,∠ABC=60°,∴AC=6,AC⊥BD,BO=DO,
∴AO=AC=3,∴BD==18,∵ED=OF,∴EF=OD=9,
如图作AH∥BD,使得AH=EF=9,连接CH交BD于E,则AE+AF的值最小,即△AEF的周长最小.
∵AH=EF,AH∥EF,∴四边形FEHA是平行四边形,∴FA=EH,∵EA=EC,∴AF+AE=EH+CE=CH,
∵菱形ABCD的边长为6,∠ABC=60°,∴AC=AB=6,
∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,∵AH∥DB,∴AC⊥AH,∴∠CAH=90°,
在Rt△CAH中,CH==3,∴AE+AF的最小值3,
∴△AEF的周长的最小值=3+9,故答案为:3+9.
例5.(2023·江苏·校考一模)如图,在边长为2的正方形ABCD中,连接对角线AC,将△ADC沿射线CA的方向平移得到△A'D'C',分别连接BC',AD',BD',则BC'+BD'的最小值为 .
【答案】
【详解】如图,连接,当等腰在直线上运动时,点运动轨迹为直线,
,且,四边形为平行四边形,,
作点关于直线DD'对称到点,,
构造,根据勾股定理,得.故答案为.
例6.(2023·天津河东·校考模拟预测)如图,在边长为4的菱形中,,将沿射线的方向平移得到,分别连接,,则的最小值为 .
【答案】
【详解】解:在边长为4的菱形中,,∴,,
将沿射线的方向平移得到,∴,,
∵四边形是菱形,∴,,∴,
∴,,∴四边形是平行四边形,∴,
∴的最小值的最小值,∵点在过点且平行于的定直线上,
∴作点关于定直线的对称点,连接交定直线于,
则的长度即为的最小值,在中,,,
∴,∴,∴,∵,
∴,∴.故答案为:.
模型2.将军造桥(过桥)模型
将军造桥(过桥)模型:已知,如图2,将军在图中点A处,现要过河去往B点的军营,桥必须垂直于河岸建造,问:桥建在何处能使路程最短?(即:AM+MN+NB的值最小)。
图2-1 图2-2
将军造桥(过桥)模型:如图2-2,过A点作AA’∥MN,且AA’=MN,连接A’B,
∵AA’∥MN,且AA’=MN ∴四边形APQC为平行四边形,故AM=A’N,
∵MN为定值,∴求AM+MN+NB的最小值,即求AM+NB的最小值+MN。
再利用“两点之间线段最短”,可得AM+NB的最小值为A’B,故AM+MN+NB的最小值=A’B+MN。
例1.(2023.山东八年级月考)有一条以互相平行的直线为岸的河流,其两侧有村庄和村庄,现在要在河上建一座桥梁(桥与河岸垂直),使两村庄之间的路程最短,从作图痕迹上来看,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】解:根据轴对称确定最短路线问题,过村庄作河岸的垂线并且等于河的宽度,
然后与村庄连接与河岸相交于一点,过点作与相交于点,
连接,则即为最短路径,
如图 所示,故选:D.
例2.(2022上·湖北襄阳·九年级联考自主招生)如图有一条直角弯道河流,河宽为2,、两地到河岸边的距离均为1,,,,现欲在河道上架两座桥、,使最小,则最小值为
A. B. C.14 D.12
【答案】C
【详解】解:延长到,使得,延长到,使得,连接交河道于点,,得到两座桥,,此时的值最小.
∴四边形是平行四边形,∴,同理:=,
延长交的延长线于点.∴,,
∴,,
在中,,
,
的最小值为14.故选:C.
例3.(2023·江苏·八年级校联考期末)如图,已知直线a∥b,a,b之间的距离为4,点P到直线a的距离为4,点Q到直线b的距离为2,PQ=2.在直线a上有一动点A,直线b上有一动点B,满足AB⊥b,且PA+AB+BQ最小,此时PA+BQ= .
【答案】10
【详解】作QD∥b,PD⊥QD.
如图,当AB∥PC时,AB又等于PC,所以四边形PABC是平行四边形,PA=BC,所以PA+BQ=BC+BQ,当Q、B、C三点一线时,PA+AB+BQ最小.在直角三角形PQD中,根据勾股定理得QD==8.在直角三角形QDC中,根据勾股定理得QC=10,所以PA+BQ=BC+BQ=BC=10.
例4.(2023.广东省深圳市八年级期中)如图,已知平行四边形ABCO,以点O为原点,OC所在的直线为x轴,建立直角坐标系,AB交y轴于点D,AD=4,OC=10,∠A=60°,线段EF垂直平分OD,点P为线段EF上的动点,PM⊥x轴于点M点,点E与E'关于x轴对称,连接BP、E'M,则BP+PM+ME'的长度的最小值为 .
【答案】
【详解】解:如图:连接OP
在Rt△ADO中,∠A=60°,AD=4,∴OD=4,∴A(-4,4)
∵四边形ABCD是平行四边形,∴AB=OC=10,∴DB=10-4=6,∴B(6,4)
∵线段EF垂直平分OD∴OE=OD=2,∠PEO=∠EOM=∠PMO=90°,
∴四边形OMPE是矩形,∴PM=OE=2,
∵OE=OE'∴PM=OE',PM//OE',∴四边形OPM E'是平行四边形,∴OP=EM,
∵PM=2是定值,∴PB+ME'=OP+PB的值最小时,BP+PM+M E'的长度最小,
∴当O、P、B共线时,BP+PM+M E'的长度最小
∴BP+PM+M E'的最小值为OB+PM=.故答案为.
例5.(2022·山东滨州·统考中考真题)如图,在矩形中,.若点E是边AD上的一个动点,过点E作且分别交对角线AC,直线BC于点O、F,则在点E移动的过程中,的最小值为 .
【答案】
【详解】过点D作交BC于M,过点A作,使,连接NE,
四边形ANEF是平行四边形,,当N、E、C三点共线时,最小,
四边形ABCD是矩形,,,
,四边形EFMD是平行四边形,,,
,,,
,,
,即,,
在中,由勾股定理得,
在中,由勾股定理得,
,,
的最小值为,故答案为:.
1.(2024下·江苏无锡·八年级统考期末)如图,E为正方形中边上的一点,且,,M、N分别为边、上的动点,且始终保持,则的最小值为( )
A.8 B.8 C.8 D.12
【答案】C
【详解】解:过点D作,交于点H,过点E作,过点M作,直线交于点G,连接,如图,
∵四边形是正方形,∴,
∵,,∴,
∵,,∴四边形是平行四边形,∴,
∵,∴,
∴,∴,
在和中,∴,
∴,∴,
∵,,∴四边形是平行四边形,
∴,∴,
∴当点A,点M,点G三点共线时,的最小值为,∴.故选:C.
2.(2024下·安徽滁州·八年级统考期末)如图,在矩形中,边的长分别为4和3,点E在上,点F在的延长线上,且,连接,当点E在边上移动时,的最小值为( )
A.7 B. C.10 D.
【答案】B
【详解】如图所示,连接,∵四边形是矩形,∴,
∵∴四边形是平行四边形∴,∴,
设点B关于的对称点为,连接,交于点E,
此时最小,即最小,即为的长,
∵,∴,又,∴,
即的最小值为.故选:B.
3.(2024下·广东广州·八年级统考期末)如图,在边长为10的正方形对角线上有E,F两个动点,且,点P是中点,连接,则最小值为( )
A. B. C. D.10
【答案】A
【详解】解:取的中点Q,连接,,如下图所示:
∵正方形的边长为10,∴,,
∵是正方形的对角线,∴,
∵是的角平分线,∴,
∵,,∴,∴,
∵,即,∴四边形为平行四边形,∴,∴,
∴当A、E、Q三点共线时,的值最小,最小值就是的长,
∵点Q时的中点,∴,由勾股定理得,,故选:A.
4.(23-24八年级下·江苏宿迁·期中)如图,在平面直角坐标系中,矩形的顶点O在原点,顶点A、B分别在x轴、y轴的正半轴上,,,D为的中点,E、F是边上的两个动点,且,当四边形的周长最小时,点E的坐标为 .
【答案】
【详解】解:∵矩形,,,∴,,,∴,
∵为的中点,∴,的长为定值,在上截取,连接,则:,,
∵,∴四边形为平行四边形,∴,
∵四边形的周长,且的长为定值,
∴当最小时,四边形的周长最小,作点关于轴的对称点,连接,则:,
∵∴当三点共线时,最小,四边形的周长最小,
设直线的解析式为:,则:,解得:,∴,
当时,;∴;故答案为:.
5.(2024·山东·模拟预测)如图,在矩形中,点、分别为、上的动点,连接,恒等于.点为的中点,连接.为线段的中点.点为线段上的一个动点.连接、.若,则的最小值为 .
【答案】
【详解】解:如图,作点关于的对称点,连接,,则,,
∵,四边形是矩形,∴,,,
∵为线段的中点.∴,∴,
∵恒等于,点为的中点,,∴,
∵,,,∴,
根据两点之间线段最短得,即,
∴,∴的最小值为.
6.(2024·江苏宿迁·二模)如图,在矩形中,,,将矩形沿对角线剪开,得到与,将沿方向平移得到,连接、,则的最小值为 .
【答案】
【详解】解:∵,∴,如图,连接,,
由平移的性质可知,,,,
∴在直线上运动,四边形是平行四边形,∴,
如图,作关于直线的对称点,连接交于,交于,连接,,,
∴,,,∴,∴,
∴当三点共线时,最小为, ∴,,∴,
∵,∴,∴三点共线,∴,
∴,由勾股定理得,∴最小值为,故答案为:.
7.(2024·广西南宁·模拟预测)如图,在四边形中,,,,,点在上,且,点和点为边上的两个动点,且,则的最小值为 .
【答案】
【详解】解: 过点作交于点,则四边形是平行四边形,
∴,,∵,∴,
作点关于对称点,连接,则,,
∴,∴,
当,,三点共线时,的值最小,为,∴的最小值为,
在中,,∴的最小值为,故答案为:.
8.(2023下·辽宁鞍山·八年级统考期末)如图,河的两岸有,两个水文观测点,为方便联络,要在河上修一座木桥(河的两岸互相平行,垂直于河岸),现测得,两点到河岸的距离分别是5米,4米,河宽3米,且,两点之间的水平距离为12米,则的最小值是 米.
【答案】18
【详解】作垂直于河岸,使等于河宽,连接,与靠近A的河岸相交于M,作垂直于另一条河岸, 过点A作交的延长线于点C,
则且,于是为平行四边形,故,
当时,最小,也就是最短,
∵(米),(米),(米)
∴在中,(米),
∴的最小值为:(米) 故答案为:18 .
9.(2023·江苏无锡·统考二模)如图,在中,,,M、N分别是、边上的动点,且,则的最小值是 .
【答案】
【详解】作交于点E,在取,连接,延长至点,使,连接,作于点,如下图:
,,为等边三角形,,
,,四边形为平行四边形,
同理得四边形与四边形为平行四边形,,,,
,
中,,
中,
,的最小值是.
10.(2024.广东省深圳市九年级期中)如图1,已知平行四边形ABCO,以点O为原点,OC所在的直线为x轴,建立直角坐标系,AB交y轴于点D,AD=2,OC=6,∠A=60°,线段EF所在的直线为OD的垂直平分线,点P为线段EF上的动点,PM⊥x轴于点M点,点E与E′关于x轴对称,连接BP、E′M.
(1)请直接写出点A的坐标为_____,点B的坐标为_____;
(2)当BP+PM+ME′的长度最小时,请直接写出此时点P的坐标为_____;
【答案】(1)(﹣2,2),(4,2);(2)(2,);
【详解】解:(1)如图1中,
在Rt△ADO中,∵∠A=60°,∴∠AOD=30°.∵AD=2,∴OD =2,∴A(﹣2,2),
∵四边形ABCO是平行四边形,∴AB=OC=6,∴DB=6﹣2=4,∴B(4,2);
(2)如图1中,连接OP.
∵EF垂直平分线段OD,PM⊥OC,∴∠PEO=∠EOM=∠PMO=90°,∴四边形OMPE是矩形,∴PM=OE=.
∵OE=OE′,∴PM=OE′,PM∥OE′,∴四边形OPME′是平行四边形,∴OP=EM,
∵PM是定值,∴PB+ME′=OP+PB的值最小时,BP+PM+ME′的长度最小,∴当O、P、B共线时,BP+PM+ME′的长度最小.∵直线OB的解析式为y=x,∴P(2,).故答案为(2,).
11.(2023上·北京西城·八年级校考期中)如图,中,,,D,E为边上的两个动点,且,连接,,若,则的最小值为 .
【答案】16
【详解】解:构造矩形,连接,,交于点,如图所示:
则,,,,,四边形为平行四边形,
,,中,,,,
,,故答案为:16.
12.(2023上·福建漳州·八年级校考阶段练习)如图,在正方形中,,点E是的中点,P,Q为边上的两点,且,则四边形周长的最小值为 .
【答案】
【详解】解:∵四边形是矩形,,点E为中点,
∴为定长,∴,
,∴四边形周长最小只要最小即可;
取中点F,连接,在上取,连接,
则四边形是矩形,四边形为平行四边形,,
,,最小,只要最小即可;
作点A关于的对称点,连接交于点,则,,
,即最小时,点P位于处,
由作图可知,,,∴,
∴四边形周长的最小值为:,故答案为:.
13.(2023下·四川绵阳·八年级统考期中)如图,在平行四边形中,,,连接,且,平分交与于点.点在边上,,若线段(点在点的左侧)在线段上运动,,连接,,则的最小值为 .
【答案】
【详解】解:在上截取,连接,过点作,使,连接交于点,连接,过点作于点,过点作于点,连接,
∵四边形是平行四边形,,∴,,
∵,∴,
∵,,∴,
∴,∴,
∵平分,∴,
∵,∴,∴,
∵,,∴,,
∴,∴,
∵,∴,
∵,∴,∵,∴,
∵,,∴,∴,∴,∵,,∴,
,∴,
∴,
∵,,∴四边形是平行四边形,∴,
在和中,,∴,∴,
∵线段(点在点的左侧)在线段上运动,∴,
∴当点在线段上时,的最小值为,∴的最小值为,
∵,,∴最小值为:,
即最小值为,故答案为:.
13.(2023·辽宁抚顺·统考三模)如图,在矩形中,,.若点E是边上的一个动点,过点E作,交直线于点F,则点E移动的过程中,的最小值为 .
【答案】5
【分析】过点D作交于M,过点A作,使,连接,可得是平行四边形,则:,当N、E、C三点共线时,的值最小,即为的长度,求出的长度即可得解.
【详解】
过点D作交于M,过点A作,使,连接,
四边形是平行四边形,,
∴ 当N、E、C三点共线时,最小,
四边形是矩形,,,
,四边形是平行四边形,,,
,,,,
,,即,,
在中,由勾股定理得,
在中,由勾股定理得,即:的最小值为5;故答案为:5.
【点睛】本题考查了利用轴对称求最短距离问题,勾股定理,矩形的性质,解直角三角形,平行四边形的判定和性质,熟练掌握知识点,准确作出辅助线是解题的关键.
14.(2023·陕西西安·校考模拟预测)如图,在边长为2的菱形中,,将沿射线的方向平移,得到,则的最小值为 .
【答案】
【分析】根据菱形的性质得到,根据平移的性质得到,推出四边形是平行四边形,得到,于是得到的最小值的最小值,根据平移的性质得到点在过点A且平行于的定直线上,作点D关于定直线的对称点E,连接交定直线于,则的长度即为的最小值,求得,得到,于是得到结论.
【详解】解:连接,∵在边长为2的菱形中,,∴,
∵将沿射线的方向平移,得到,∴,
∵四边形是菱形,∴,∴,
∴四边形是平行四边形,∴,∴的最小值的最小值,
∵点在过点A且平行于的定直线上,
∴作点D关于定直线的对称点E,连接交定直线于,则的长度即为的最小值,
在中,,
∴,∴,∴,
∵∴,∴故答案为:.
【点睛】本题考查了轴对称一最短路线问题,菱形的性质,解直角三角形,平移的性质,求得的最小值的最小值,是解题的关键.
15.(2023下·安徽芜湖·八年级统考期末)如图,正方形ABCD的边长为8,点E在AB上,BE=2,点M,N为AC上动点,且,连接BN,EM,则四边形BEMN周长的最小值为 .
【答案】
【详解】解:连接BD、DN,作点E关于BD的对称点F,则BE=BF=2,连接NF、DF,
∵四边形ABCD是正方形,∴∠ABC=∠BCD=90°,DB⊥AC,BN=DN,点F在BC上,
∴EF∥AC,EF= =MN,∴四边形MEFN是平行四边形,∴ME=NF,
∴ME+BN=NF+DN≥DF(当D、N、F共线时取等号),
在Rt△DCF中,CD=8,CF=8-2=6,则DF= =10,
∴ME+BN≥10,∴MN+BE+ME+BN≥+2+10=12+ ,
即则四边形BEMN的周长的最小值为12+ ,故答案为:12+ .
16.(2023.广东八年级专项训练)如图所示,某条护城河在处角转弯,河宽相同,从处到达处,须经过两座桥(桥宽不计,桥与河垂直),设护城河以及两座桥都是东西、南北走向的,恰当地造桥可使到的路程最短,请确定两座桥的位置.
【答案】见解析
【详解】解:如图所示,
,
将点向下平移至点,使的长等于河宽,将点向右平移至点,使的长等于河宽;连接,与河岸相交于点,;过点作于点D,过点作于点,则,即为两桥的位置.
17.(2023·江苏·九年级专题练习)在平面直角坐标系中,矩形OACB的顶点O在坐标原点,顶点A、B分别在x轴、y轴的正半轴上,A(3,0),B(0,4),D为边OB的中点.(1)若E为边OA上的一个动点,求的周长最小值;(2)若E、F为边OA上的两个动点,且EF=1,当四边形CDEF的周长最小时,求点E、F的坐标.
【答案】(1) (2),
【解析】(1)解:如图,作点D关于x轴的对称点,连接与x轴交于点E,连接DE,由模型可知的周长最小,
∵在矩形OACB中,OA=3,OB=4,D为OB的中点,∴D(0,2),C(3,4),,
设直线为y=kx+b,把C(3,4),代入,
得,,解得k=2,,∴直线为,
令y=0,得x=1,∴点E的坐标为(1,0).∴OE=1,AE=2,
利用勾股定理得,,,
∴△CDE周长的最小值为:.
(2)解:如图,将点D向右平移1个单位得到,作关于x轴的对称点,连接交x轴于点F,将点F向左平移1个单位到点E,此时点E和点F为所求作的点,连接,此时四边形CDEF周长最小,理由如下:∵四边形CDEF的周长为CD+DE+EF+CF,CD与EF是定值,
∴DE+CF最小时,四边形CDEF周长最小,
∵,且,∴四边形为平行四边形,
∴,根据轴对称可知,,∴,
设直线的解析式为y=kx+b,把C(3,4),代入,
得,解得,∴直线的解析式为,
令y=0,得,∴点F坐标为,∴点E坐标为.
18.(2023下·吉林长春·八年级校考期末)(1)如图①,在边长是1的网格中,点A、B、C、D都在格点上,在线段上找一点P,使得最短.(2)如图②,在正方形中,,E是中点,P是对角线AC上一动点,求的最小值.(3)如图③,在正方形中, ,E、F是对角线上的两个动点,且,则的最小值是 .
【答案】(1)见解析;(2)的最小值为;(3)
【详解】解:(1)如图,点P即为所求;
(2)如图②,连接交于P,连接,,
∵四边形是正方形,,∴点B和点D关于对称,,∴,
∴根据两点之间线段最短知的长为的最小值,∵E是中点,∴,
在中,,故的最小值为;
(3)在图3中,过D作,,则四边形是平行四边形,∴
连接,,,∵点B和点D关于对称,∴,
∴,当B、E、H共线时,取等号,则的长是的最小值,
∵,,∴,在中,,
∴,故答案为:.
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专题08.特殊的平行四边形中的最值模型之将军饮马、遛马、过桥模型
将军遛马模型和将军过桥(造桥)模型是将军饮马的姊妹篇,它是在将军饮马的基础上加入了平移的思想,主要还是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,本专题就将军遛马模型和将军过桥(造桥)模型进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
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模型1.将军遛马模型 1
模型2.将军造桥(过桥)模型 8
13
模型1.将军遛马模型
将军遛马模型:已知A、B是两个定点,P、Q是直线m上的两个动点,P在Q的左侧,且PQ间长度恒定,在直线m上要求P、Q两点,使得PA+PQ+QB的值最小。
点A、B在直线m异侧(图1-1);点A、B在直线m同侧 (图1-2);
图1-1 图1-2
将军遛马模型(异侧型):如图1-1,过A点作AC∥m,且AC=PQ,连接BC,交直线m于Q,Q向左平移PQ长,即为P点,此时P、Q即为所求的点。
∵PQ为定值,∴求PA+PQ+QB的最小值,即求PA+QB的最小值+PQ。
∵AC∥m,AC=PQ,得到四边形APQC为平行四边形,故AP=QC。∴PA+QB=QC+QB,
再利用“两点之间线段最短”,可得PA+QB的最小值为CB,故PA+PQ+QB的最小值=PQ+CB.
图1-1 图1-2
将军遛马模型(同侧型):如图1-2,过A点作AE∥m,且AE=PQ,作B关于m的对称点B’,连接B’E,交直线m于Q,Q向左平移PQ长,即为P点,此时P、Q即为所求的点。
∵PQ为定值,∴求PA+PQ+QB的最小值,即求PA+QB的最小值+PQ。
∵AE∥m,AE=PQ,得到四边形APQE为平行四边形,故AP=QE。∴PA+QB=QE+QB,
根据对称,可得QB’=QB,即QE+QB=QE+QB’,
再利用“两点之间线段最短”,可得QE+QB’的最小值为EB’,故PA+PQ+QB的最小值=PQ+EB’。
例1.(2023·黑龙江·九年级校考期中)问题背景(1)如图(1),在公路的一侧有,两个工厂,,到公路的垂直距离分别为和,,之间的水平距离为.现需把厂的产品先运送到公路上然后再转送到厂,则最短路线的长是_____.
问题探究(2)如图(2),和是腰长为2的两个全等的等腰直角三角形,,点,重合,点,重合,将沿直线平移,得到,连接,.试探究在平移过程中,是否存在最小值.若存在,求出这个最小值;若不存在,请说明理由.
问题解决(3)如图(3),A,B分别是河岸m一侧的两个旅游景点,它们到河岸的垂直距离分别是和,,的水平距离是.游客在景点游览完后,乘坐大巴先到河岸上的码头甲处,改乘游轮沿河航行到达码头乙,再乘坐大巴到达景点.请问码头甲,乙建在何处才能使从到的旅游路线最短,并求出最短路线的长.
例2.(2022·统考一模)如图,在矩形ABCD中,线段EF在AB边上,以EF为边在矩形ABCD内部作正方形EFGH,连接AH,CG.若,,,则的最小值为______.
例3.(2022·四川自贡·中考真题)如图,矩形中,,是的中点,线段在边上左右滑动;若,则的最小值为____________.
例4.(2023年陕西中考模试)如图,菱形ABCD的边长为6,∠ABC=60°,点E、F在对角线BD上运动,且ED=OF,连接AE、AF,则△AEF周长的最小值是 .
例5.(2023·江苏·校考一模)如图,在边长为2的正方形ABCD中,连接对角线AC,将△ADC沿射线CA的方向平移得到△A'D'C',分别连接BC',AD',BD',则BC'+BD'的最小值为 .
例6.(2023·天津河东·校考模拟预测)如图,在边长为4的菱形中,,将沿射线的方向平移得到,分别连接,,则的最小值为 .
模型2.将军造桥(过桥)模型
将军造桥(过桥)模型:已知,如图2,将军在图中点A处,现要过河去往B点的军营,桥必须垂直于河岸建造,问:桥建在何处能使路程最短?(即:AM+MN+NB的值最小)。
图2-1 图2-2
将军造桥(过桥)模型:如图2-2,过A点作AA’∥MN,且AA’=MN,连接A’B,
∵AA’∥MN,且AA’=MN ∴四边形APQC为平行四边形,故AM=A’N,
∵MN为定值,∴求AM+MN+NB的最小值,即求AM+NB的最小值+MN。
再利用“两点之间线段最短”,可得AM+NB的最小值为A’B,故AM+MN+NB的最小值=A’B+MN。
例1.(2023.山东八年级月考)有一条以互相平行的直线为岸的河流,其两侧有村庄和村庄,现在要在河上建一座桥梁(桥与河岸垂直),使两村庄之间的路程最短,从作图痕迹上来看,正确的是( )
A. B. C. D.
例2.(2022上·湖北襄阳·九年级联考自主招生)如图有一条直角弯道河流,河宽为2,、两地到河岸边的距离均为1,,,,现欲在河道上架两座桥、,使最小,则最小值为
A. B. C.14 D.12
例3.(2023·江苏·八年级校联考期末)如图,已知直线a∥b,a,b之间的距离为4,点P到直线a的距离为4,点Q到直线b的距离为2,PQ=2.在直线a上有一动点A,直线b上有一动点B,满足AB⊥b,且PA+AB+BQ最小,此时PA+BQ= .
例4.(2023.广东省深圳市八年级期中)如图,已知平行四边形ABCO,以点O为原点,OC所在的直线为x轴,建立直角坐标系,AB交y轴于点D,AD=4,OC=10,∠A=60°,线段EF垂直平分OD,点P为线段EF上的动点,PM⊥x轴于点M点,点E与E'关于x轴对称,连接BP、E'M,则BP+PM+ME'的长度的最小值为 .
例5.(2022·山东滨州·统考中考真题)如图,在矩形中,.若点E是边AD上的一个动点,过点E作且分别交对角线AC,直线BC于点O、F,则在点E移动的过程中,的最小值为 .
1.(2024下·江苏无锡·八年级统考期末)如图,E为正方形中边上的一点,且,,M、N分别为边、上的动点,且始终保持,则的最小值为( )
A.8 B.8 C.8 D.12
2.(2024下·安徽滁州·八年级统考期末)如图,在矩形中,边的长分别为4和3,点E在上,点F在的延长线上,且,连接,当点E在边上移动时,的最小值为( )
A.7 B. C.10 D.
3.(2024下·广东广州·八年级统考期末)如图,在边长为10的正方形对角线上有E,F两个动点,且,点P是中点,连接,则最小值为( )
A. B. C. D.10
4.(23-24八年级下·江苏宿迁·期中)如图,在平面直角坐标系中,矩形的顶点O在原点,顶点A、B分别在x轴、y轴的正半轴上,,,D为的中点,E、F是边上的两个动点,且,当四边形的周长最小时,点E的坐标为 .
5.(2024·山东·模拟预测)如图,在矩形中,点、分别为、上的动点,连接,恒等于.点为的中点,连接.为线段的中点.点为线段上的一个动点.连接、.若,则的最小值为 .
6.(2024·江苏宿迁·二模)如图,在矩形中,,,将矩形沿对角线剪开,得到与,将沿方向平移得到,连接、,则的最小值为 .
7.(2024·广西南宁·模拟预测)如图,在四边形中,,,,,点在上,且,点和点为边上的两个动点,且,则的最小值为 .
8.(2023下·辽宁鞍山·八年级统考期末)如图,河的两岸有,两个水文观测点,为方便联络,要在河上修一座木桥(河的两岸互相平行,垂直于河岸),现测得,两点到河岸的距离分别是5米,4米,河宽3米,且,两点之间的水平距离为12米,则的最小值是 米.
9.(2023·江苏无锡·统考二模)如图,在中,,,M、N分别是、边上的动点,且,则的最小值是 .
10.(2024.广东省深圳市九年级期中)如图1,已知平行四边形ABCO,以点O为原点,OC所在的直线为x轴,建立直角坐标系,AB交y轴于点D,AD=2,OC=6,∠A=60°,线段EF所在的直线为OD的垂直平分线,点P为线段EF上的动点,PM⊥x轴于点M点,点E与E′关于x轴对称,连接BP、E′M.
(1)请直接写出点A的坐标为_____,点B的坐标为_____;
(2)当BP+PM+ME′的长度最小时,请直接写出此时点P的坐标为_____;
11.(2023上·北京西城·八年级校考期中)如图,中,,,D,E为边上的两个动点,且,连接,,若,则的最小值为 .
12.(2023上·福建漳州·八年级校考阶段练习)如图,在正方形中,,点E是的中点,P,Q为边上的两点,且,则四边形周长的最小值为 .
13.(2023下·四川绵阳·八年级统考期中)如图,在平行四边形中,,,连接,且,平分交与于点.点在边上,,若线段(点在点的左侧)在线段上运动,,连接,,则的最小值为 .
13.(2023·辽宁抚顺·统考三模)如图,在矩形中,,.若点E是边上的一个动点,过点E作,交直线于点F,则点E移动的过程中,的最小值为 .
14.(2023·陕西西安·校考模拟预测)如图,在边长为2的菱形中,,将沿射线的方向平移,得到,则的最小值为 .
15.(2023下·安徽芜湖·八年级统考期末)如图,正方形ABCD的边长为8,点E在AB上,BE=2,点M,N为AC上动点,且,连接BN,EM,则四边形BEMN周长的最小值为 .
16.(2023.广东八年级专项训练)如图所示,某条护城河在处角转弯,河宽相同,从处到达处,须经过两座桥(桥宽不计,桥与河垂直),设护城河以及两座桥都是东西、南北走向的,恰当地造桥可使到的路程最短,请确定两座桥的位置.
17.(2023·江苏·九年级专题练习)在平面直角坐标系中,矩形OACB的顶点O在坐标原点,顶点A、B分别在x轴、y轴的正半轴上,A(3,0),B(0,4),D为边OB的中点.(1)若E为边OA上的一个动点,求的周长最小值;(2)若E、F为边OA上的两个动点,且EF=1,当四边形CDEF的周长最小时,求点E、F的坐标.
18.(2023下·吉林长春·八年级校考期末)(1)如图①,在边长是1的网格中,点A、B、C、D都在格点上,在线段上找一点P,使得最短.(2)如图②,在正方形中,,E是中点,P是对角线AC上一动点,求的最小值.(3)如图③,在正方形中, ,E、F是对角线上的两个动点,且,则的最小值是 .
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