专题10 特殊的平行四边形中的最值模型之瓜豆模型(原理)解读与提分精练(沪科版)-2024-2025学年八年级数学下册常见几何模型全归纳之模型解读与提分精练(沪科版)
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内容正文:
专题10 特殊的平行四边形中的最值模型之瓜豆模型(原理)
动点轨迹问题是中考和各类模拟考试的重要题型,学生受解析几何知识的局限和思维能力的束缚,该压轴点往往成为学生在中考中的一个坎,致使该压轴点成为学生在中考中失分的集中点。掌握该压轴题型的基本图形,构建问题解决的一般思路,是中考专题复习的一个重要途径。本专题就最值模型中的瓜豆原理(动点轨迹为直线型)进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
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模型1.瓜豆模型(原理)-直线轨迹 1
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模型1.瓜豆模型(原理)-直线轨迹
瓜豆原理:若两动点到某定点的距离比是定值,夹角是定角,则两动点的运动路径相同。
主动点叫瓜,从动点叫豆,瓜在直线上运动,豆也在直线_上运动;瓜在圆周上运动,豆的轨迹也是圆。
古人云:种瓜得瓜,种豆得豆.“种”圆得圆,“种”线得线,谓之“瓜豆原理”。
条件:1)如图,P是直线BC上一动点,连接AP,取AP中点Q,当点P在BC上运动时,Q点轨迹是?
结论:当P点轨迹是直线时,Q点轨迹也是一条直线.
证明:分别过A、Q向BC作垂线,垂足分别为M、N,在运动过程中,
因为AP=2AQ,所以QN始终为AM的一半,即Q点到BC的距离是定值,故Q点轨迹是一条直线.
条件:2)如图,在△APQ中AP=AQ,∠PAQ为定值,当点P在直线BC上运动时,求Q点轨迹?
结论:当AP与AQ夹角固定且AP:AQ为定值的话,P、Q轨迹是同一种图形。
证明:当确定轨迹是线段的时候,可以任取两个时刻的Q点的位置,连线即可,
比如Q点的起始位置和终点位置,连接即得Q点轨迹线段。
解题策略:1)当动点轨迹确定时可直接运用垂线段最短求最值;
2)当动点轨迹不易确定是直线时,可通过以下四种方法进行确定:
①观察动点运动到特殊位置时,如中点,端点等位置时是否存在动点与定直线的端点连接后的角度不变,若存在该动点的轨迹为直线;②当某动点到某条直线的距离不变时,该动点的轨迹为直线;③当一个点的坐标以某个字母的代数式表示时,若可化为一次函数,则点的轨迹为直线;④若动点轨迹用上述方法都不合适,则可以将所求线段转化为其他已知轨迹的线段求值。
例1.(2023·江苏·统考二模)如图,在矩形中,,,点P在线段上运动(含B,C两点),连接,以点A为中心,将线段逆时针旋转到,连接,则线段的最小值为___.
【答案】
【详解】解:如图,以为边向右作等边,作射线交于点E,过点D作于H.
∵四边形是矩形,∴,∵都是等边三角形,
∴,∴,
在和中,,∴,∴,
∵,∴,
∵,,∴点Q在射线上运动,
∵,∴,
∵,∴.
根据垂线段最短可知,当点Q与H重合时,的值最小,最小值为.故答案为:.
例2.(2024·四川成都·校考一模)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=4,AC=8,点D为AC边上一个动点,以BD为边在BD的上方作正方形BDEF,当AE取得最小值时,BD的长为 .
【答案】
【详解】如图,取的中点,连接,过点作,
四边形是正方形,
,
是等腰直角三角形,且点在射线上运动,
时,最短,此时是等腰直角三角形,则
故答案为:
例3.(2024·福建·八年级期末)如图,在中,,,,D为AB上一动点(不与点A重合),为等边三角形,过D点作DE的垂线,F为垂线上任意一点,G为EF的中点,则线段BG长的最小值是( )
A. B.6 C. D.9
【答案】B
【详解】解:如图,连接,,设交于点,
,为的中点,,点在线段的垂直平分线上,
为等边三角形,,点在线段的垂直平分线上,
为线段的垂直平分线,,,
点在射线上,当时,的值最小,如图所示,设点为垂足,
,,,,
则在和中,,.,
∵,,,∴,,
∴,解得:,∴故选:B.
例4.(2024·广西河池·模拟预测)如图,在中,,,,为的角平分线,点F为上一动点,点G为的中点,连接,则的最小值是( )
A.2 B. C.4 D.
【答案】B
【详解】解:如图所示:
当点与点重合时,点在点处,此时,
当点与点重合时,点在点处,此时,
为的中位线,,且,点为的中点,为的中位线,
,,点在上运动,当时,的值最小,
在中,,,,,,
,,,
为的角平分线,,,
,即,的最小值为,
,,,,
,故选:B.
例5.(23-24九年级上·江苏宿迁·阶段练习)如图,在矩形中,,点以的速度从点到点,同时点以的速度从点到点,当一个点到达终点时,则运动停止,点是边上一点,且,且是线段的中点,则线段的最小值为 .
【答案】
【详解】解:如图,以为x轴,为y轴,D为坐标原点建立直角坐标系,连接,
四边形为矩形,,,,,
,,
,,,,,,
,,,点Q在直线上运动,
点关于直线对称,,,
,,,
则线段的最小值为,故答案为:.
例6.(2024·广东·校考一模)如图,正方形ABCD的边长为10,E为BA延长线上一动点,连接DE,以DE为边作等边,连接AF,则AF的最小值为__________.
【答案】5
【详解】解:如图,以AD为边作等边三角形△ADH,连接EH,∴HD=AD=AH=10,∠HDA=60°,
∵△DEF是等边三角形,∴ED=DF,∠EDF=60°=∠HDA,∴∠EDH=∠FDA,
在△EDH和△FDA中,,∴△EDH≌△FDA(SAS),∴AF=EH,
∴当EH⊥AB时,EH有最小值,即AF有最小值,
∵∠EAH=90°−∠HAD=30°,EH⊥AB,∴EH=AH=5,∴AF的最小值为5,故答案为:5.
1.(23-24九年级上·陕西汉中·期末)如图,矩形的对角线交于点,,,为等边三角形,点是直线上一点,连接,则线段的最小值为( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】D
【详解】解:连接交于,如图所示:当时,线段的值最小,
四边形是矩形,且,,,,,,
是等边三角形,,,,
是的垂直平分线,,,
在中,根据勾股定理得:,
,,故选D.
2.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知矩形ABCO,B(4,3),点D为x轴上的一个动点,以AD为边在AD右侧作等边△ADE,连接OE,则OE的最小值为 .
【答案】
【详解】解:解:如图,以为边在右侧作等边三角形,∴∠OAG=60°,
连接EG并延长交y轴于点M,过点O作OH⊥GM于点H,
在矩形ABCO中,∵B(4,3),∴OA=BC=3,AB=OC=4,∴OA=OG=AG=3,
∵△ADE是等边三角形,∴AD=AE,∠DAE=60°,∴∠OAG=∠DAE=60°,
∵∠OAD=∠OAG-∠DAG,∠GAE=∠DAE-∠DAG,∴∠OAD=∠GAE,
在△ADO和△AEG中,,∴△ADO≌△AEG(SAS),
∴∠AOD=∠AGE=90°,∴∠AGM=90°,
∴点E在过定点G且与AG垂直的直线上运动,即点E在直线MG上运动,
∵△OAG是等边三角形,∴∠AGO=60°,∴∠OGH=30°,∵OH⊥GM,∴,
当点E与H不重合时,OE>OH,当点E与H重合时,OE=OH,
综上所述:OE≥OH,∴OE的最小值为,故答案为:.
3.(2024·湖南长沙·一模)如图,矩形中,,F是上一点,E为上一点,且,连接,将绕着点E顺时针旋转到的位置,则的最小值为 .
【答案】/
【详解】解:如图,将线段绕点E顺时针旋转得到线段,连接,,设交于J.
∵四边形是矩形,,,,
∴,,,,∴,
∵,∴,在和中,
∵,∴∴,
∴点G的在射线上运动,∴当时,的值最小,
∵,∴,
∴四边形是矩形,∴,
∴,∴,∴,
∴,∴的最小值为,故答案为:.
4.(23-24八年级下·福建福州·期中)如图,在平面直角坐标系中,已知矩形,,点D为x轴上的一个动点,以为边在右侧作等边,连接,则的最小值为 .
【答案】
【详解】解:如图,以为边在右侧作等边三角形,∴,
连接并延长交y轴于点M,过点O作于点H,
在矩形中,∵,∴,,∴,
∵是等边三角形,∴,,∴,
∵,,∴,
在和中,,∴,∴,∴,
∴点E在过定点G且与垂直的直线上运动,即点E在直线上运动,
∵是等边三角形,∴,∴,
∵,∴,当点E与H不重合时,,
当点E与H重合时,,综上所述:,∴的最小值为,故答案为:.
5.(2024·广东梅州·统考模拟预测)如图,菱形中,,,点在边上,且,动点在边上,连接,将线段绕点顺时针旋转至线段,连接,则线段长的最小值为__.
【答案】
【详解】解:在上取一点,使得,连接,,作直线交于,过点作于.,,是等边三角形,,,
,,是等边三角形,,,
,,在和中,,
,,,点在射线上运动,
根据垂线段最短可知,当点与重合时,的值最小,,,,,
,∴GT//AB∵BG//AT四边形是平行四边形,
,,∴ ;
在中, ∴ ,
的最小值为,故答案为:.
6.(2024·重庆巴南·九年级期末)如图,菱形ABCD的边长为4,∠BAD=120°,E是边CD的中点,F是边AD上的一个动点,将线段EF绕着点E顺时针旋转60°得到线段EF',连接AF'、BF',则△ABF'的周长的最小值是________________.
【答案】4+2
【详解】解:取AD中点G,连接EG,F'G,BE,作BH⊥DC的延长线于点H,
∵四边形ABCD为菱形,∴AB=AD,∵∠BAD=120°,∴∠CAD=60°,∴△ACD为等边三角形,
又∵DE=DG,∴△DEG也为等边三角形.∴DE=GE,
∵∠DEG=60°=∠FEF',∴∠DEG﹣∠FEG=∠FEF'﹣∠FEG,即∠DEF=∠GEF',
由线段EF绕着点E顺时针旋转60°得到线段EF',所以EF=EF'.
在△DEF和△GEF'中,,∴△DEF≌△GEF'(SAS).∴∠EGF'=∠EDF=60°,
∴∠F'GA=180°﹣60°﹣60°=60°,则点F'的运动轨迹为射线GF'.
观察图形,可得A,E关于GF'对称,∴AF'=EF',∴BF'+AF'=BF'+EF'≥BE,
在Rt△BCH中,∵∠H=90°,BC=4,∠BCH=60°,∴,
在Rt△BEH中,BE===2,∴BF'+EF'≥2,
∴△ABF'的周长的最小值为AB+BF'+EF'=4+2,故答案为:4+2.
7.(2024·湖北武汉·九年级校联考阶段练习)如图,菱形中,,,点在边上,且,动点在边上,连接,将线段绕点顺时针旋转60°至线段,连接,则线段长的最小值为 .
【答案】
【详解】解:在上取一点,使得,连接,,作直线交于,过点作于.,,是等边三角形,,,
,,是等边三角形,,,
,,,,
,点在射线上运动,根据垂线段最短可知,当点与重合时,的值最小,
,,,,,,,
四边形是平行四边形,,,,
,,的最小值为,故答案为:.
8.(2024·广东清远·统考一模)如图,矩形中,,,动点、分别从点、同时出发,以相同的速度分别沿、向终点、移动,当点到达点时,运动停止,过点作直线的垂线,垂足为点,连接,则长的最小值为________.
【答案】4
【详解】解:∵动点、分别从点、同时出发,以相同的速度分别沿、向终点、移动,
∴AE=CF∴EF不论如何运动,EF的中点始终在矩形的对角线的交点上,
∴当EF⊥BC时,即,E、F分别是AD、BC的中点时,CP取得最小值,此时P与F重合,
∴CP= 故答案为:4
9.(23-24九年级下·广东广州·阶段练习)如图,正方形的边长为,为上一点,且,为边上的一个动点,连接,以为边向右侧作等腰,其中,,连接.当时, ;当从运动至过程中,的最小值为 .
【答案】
【详解】当时,∵,,∴是等腰直角三角形,则∴
又∵∴∵∴,
∵,∴∴在中,;
将绕点顺时针旋转,使与重合,∴,
∴,,点在垂直于所在直线上,过作于点,
∴当与重合时,最小,如图,过作于点,
∴,∴四边形是矩形,∴,,
∴,∴,在中,由勾股定理得:,
∴由题意得:,∴,∴,
则的最小值为,故答案为:,.
10.(2024·四川成都·一模)如图,在矩形中,,点,为直线上的两个动点,且,将线段关于翻折得线段,连接.当线段的长度最小时,的度数为 度.
【答案】75
【详解】解:将线段绕点B顺时针旋转后点A落在点E,连接,设交于G点,如下图所示:在矩形中,,,根据折叠可知,,,
∴,,∴,
∵,,∴,∴,,
∵,∴,∴,
∴,∴点在上,
∵垂线段最短,∴当时,有最小值,∴与均为、、直角三角形,
设,,则,,,
∴,∵,∴,∴,
∴,∴,∴为等腰直角三角形,∴,
∵,,∴是等边三角形,∴,
∴,∴,
故答案为:.
11.(23-24八年级下·山东济南·期末)如图,正方形中,,点为对角线上的动点,以为边作正方形,点H是上一点,,连接,则的最小值为 .
【答案】
【详解】解:∵四边形是正方形,四边形是正方形,
∴,,,,
∴,∴,∴,
∴点G的轨迹是射线,根据垂线段最短可知,当时,有最小值,
∵,∴,∴,故答案为:.
12.(23-24九年级上·湖北武汉·阶段练习)如图,正方形边长为4,点E是边上一点,且,F为边上一动点,点E绕点F逆时针旋转至点G,则线段的最小值为 .
【答案】
【详解】解:如图,连接,作,过点G作于H,延长,交于点N,过点A作,
∵点E绕点F逆时针旋转至点G,∴,
又∵,∴,∴,
∵,∴,∴,
∴点G在平行于且与的距离为1的直线上运动,∴当点G在上时,有最小值,
∵,∴,
∴,,∴,,
∴的最小值,故答案为:.
13.(2024·辽宁·九年级校考期中)已知,四边形是正方形,绕点旋转(),,,连接,.
(1)如图,求证:≌;(2)直线与相交于点.
如图,于点,于点,求证:四边形是正方形;
如图,连接,若,,直接写出在旋转的过程中,线段长度的最小值.
【答案】(1)见解析(2)①见解析②
【详解】(1)证明:四边形是正方形,,.
,.,,
在和中, ≌;
(2)证明:如图中,设与相交于点.
,.≌,.
,.,
,,四边形是矩形,.
四边形是正方形,,..
又,≌..矩形是正方形;
解:作交于点,作于点,
∵∴≌..
,,最大时,最小,.
.由可知,是等腰直角三角形,.
14.(2024上·内蒙古赤峰·九年级统考期中)如图,长方形中,为上一点,且为边上的一个动点,连接,将绕着点顺时针旋转到的位置,连接和,问是否有最小值?如果有,求出的最小值.
【答案】
【详解】解:如图,将线段绕点E顺时针旋转得到线段,连接交于J.
∵四边形是矩形,∴,
∵,∴,∵,
∴,∴,∴点G的在射线上运动,
∴当时,的值最小,∵,∴,
∴,∴,
∴四边形是矩形,∴∴,∴
∴,∴,∴的最小值为.
15.(2024·山东·九年级专题练习)如图所示,在矩形中,,,为的中点,为上一动点,为的中点,连接,求的最小值.
【答案】的最小值为.
【详解】解:如图:
当点F与点C重合时,点P在P1处,CP1=DP1,
当点F与点E重合时,点P在P2处,EP2=DP2,∴P1P2∥CE且P1P2=CE.
当点F在EC上除点C、E的位置处时,有DP=FP.由中位线定理可知:P1P∥CE且P1P=CF.
∴点P的运动轨迹是线段P1P2,∴当BP⊥P1P2时,PB取得最小值.
∵矩形ABCD中,AB=4,AD=2,E为AB的中点,∴△CBE、△ADE、△BCP1为等腰直角三角形,CP1=2.
∴∠ADE=∠CDE=∠CP1B=45°,∠DEC=90°.∴∠DP2P1=90°.∴∠DP1P2=45°.
∴∠P2P1B=90°,即BP1⊥P1P2,∴BP的最小值为BP1的长.在等腰直角BCP1中,CP1=BC=2,
∴BP1=∴PB的最小值是.故答案是:.
16.(23-24八年级上·安徽芜湖·阶段练习)如图,在中,为边上一动点(不与点重合),为等边三角形,过点作的垂线,为垂线上任意一点,连接,点为的中点,连接,且,作射线.
(1)求证:为线段的垂直平分线;(2)求的度数;(3)求的最小值.
【答案】(1)见详解(2)(3)
【详解】(1)如图,设交于点,
∵为的中点,∴,∴点在线段的垂直平分线上,
∵为等边三角形,∴,∴点在线段的垂直平分线上,∴为线段的垂直平分线;
(2)为线段的垂直平分线,为等边三角形,∴,,
,
(3)点在射线上,当时,的值最小,如图所示,设点为垂足,
∵,
在和中
故答案为:.
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专题10 特殊的平行四边形中的最值模型之瓜豆模型(原理)
动点轨迹问题是中考和各类模拟考试的重要题型,学生受解析几何知识的局限和思维能力的束缚,该压轴点往往成为学生在中考中的一个坎,致使该压轴点成为学生在中考中失分的集中点。掌握该压轴题型的基本图形,构建问题解决的一般思路,是中考专题复习的一个重要途径。本专题就最值模型中的瓜豆原理(动点轨迹为直线型)进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
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模型1.瓜豆模型(原理)-直线轨迹 1
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模型1.瓜豆模型(原理)-直线轨迹
瓜豆原理:若两动点到某定点的距离比是定值,夹角是定角,则两动点的运动路径相同。
主动点叫瓜,从动点叫豆,瓜在直线上运动,豆也在直线_上运动;瓜在圆周上运动,豆的轨迹也是圆。
古人云:种瓜得瓜,种豆得豆.“种”圆得圆,“种”线得线,谓之“瓜豆原理”。
条件:1)如图,P是直线BC上一动点,连接AP,取AP中点Q,当点P在BC上运动时,Q点轨迹是?
结论:当P点轨迹是直线时,Q点轨迹也是一条直线.
证明:分别过A、Q向BC作垂线,垂足分别为M、N,在运动过程中,
因为AP=2AQ,所以QN始终为AM的一半,即Q点到BC的距离是定值,故Q点轨迹是一条直线.
条件:2)如图,在△APQ中AP=AQ,∠PAQ为定值,当点P在直线BC上运动时,求Q点轨迹?
结论:当AP与AQ夹角固定且AP:AQ为定值的话,P、Q轨迹是同一种图形。
证明:当确定轨迹是线段的时候,可以任取两个时刻的Q点的位置,连线即可,
比如Q点的起始位置和终点位置,连接即得Q点轨迹线段。
解题策略:1)当动点轨迹确定时可直接运用垂线段最短求最值;
2)当动点轨迹不易确定是直线时,可通过以下四种方法进行确定:
①观察动点运动到特殊位置时,如中点,端点等位置时是否存在动点与定直线的端点连接后的角度不变,若存在该动点的轨迹为直线;②当某动点到某条直线的距离不变时,该动点的轨迹为直线;③当一个点的坐标以某个字母的代数式表示时,若可化为一次函数,则点的轨迹为直线;④若动点轨迹用上述方法都不合适,则可以将所求线段转化为其他已知轨迹的线段求值。
例1.(2023·江苏·统考二模)如图,在矩形中,,,点P在线段上运动(含B,C两点),连接,以点A为中心,将线段逆时针旋转到,连接,则线段的最小值为___.
例2.(2024·四川成都·校考一模)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,BC=4,AC=8,点D为AC边上一个动点,以BD为边在BD的上方作正方形BDEF,当AE取得最小值时,BD的长为 .
例3.(2024·福建·八年级期末)如图,在中,,,,D为AB上一动点(不与点A重合),为等边三角形,过D点作DE的垂线,F为垂线上任意一点,G为EF的中点,则线段BG长的最小值是( )
A. B.6 C. D.9
例4.(2024·广西河池·模拟预测)如图,在中,,,,为的角平分线,点F为上一动点,点G为的中点,连接,则的最小值是( )
A.2 B. C.4 D.
例5.(23-24九年级上·江苏宿迁·阶段练习)如图,在矩形中,,点以的速度从点到点,同时点以的速度从点到点,当一个点到达终点时,则运动停止,点是边上一点,且,且是线段的中点,则线段的最小值为 .
例6.(2024·广东·校考一模)如图,正方形ABCD的边长为10,E为BA延长线上一动点,连接DE,以DE为边作等边,连接AF,则AF的最小值为__________.
1.(23-24九年级上·陕西汉中·期末)如图,矩形的对角线交于点,,,为等边三角形,点是直线上一点,连接,则线段的最小值为( )
A.1 B. C.2 D.
2.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知矩形ABCO,B(4,3),点D为x轴上的一个动点,以AD为边在AD右侧作等边△ADE,连接OE,则OE的最小值为 .
3.(2024·湖南长沙·一模)如图,矩形中,,F是上一点,E为上一点,且,连接,将绕着点E顺时针旋转到的位置,则的最小值为 .
4.(23-24八年级下·福建福州·期中)如图,在平面直角坐标系中,已知矩形,,点D为x轴上的一个动点,以为边在右侧作等边,连接,则的最小值为 .
5.(2024·广东梅州·统考模拟预测)如图,菱形中,,,点在边上,且,动点在边上,连接,将线段绕点顺时针旋转至线段,连接,则线段长的最小值为__.
6.(2024·重庆巴南·九年级期末)如图,菱形ABCD的边长为4,∠BAD=120°,E是边CD的中点,F是边AD上的一个动点,将线段EF绕着点E顺时针旋转60°得到线段EF',连接AF'、BF',则△ABF'的周长的最小值是________________.
7.(2024·湖北武汉·九年级校联考阶段练习)如图,菱形中,,,点在边上,且,动点在边上,连接,将线段绕点顺时针旋转60°至线段,连接,则线段长的最小值为 .
8.(2024·广东清远·统考一模)如图,矩形中,,,动点、分别从点、同时出发,以相同的速度分别沿、向终点、移动,当点到达点时,运动停止,过点作直线的垂线,垂足为点,连接,则长的最小值为________.
9.(23-24九年级下·广东广州·阶段练习)如图,正方形的边长为,为上一点,且,为边上的一个动点,连接,以为边向右侧作等腰,其中,,连接.当时, ;当从运动至过程中,的最小值为 .
10.(2024·四川成都·一模)如图,在矩形中,,点,为直线上的两个动点,且,将线段关于翻折得线段,连接.当线段的长度最小时,的度数为 度.
11.(23-24八年级下·山东济南·期末)如图,正方形中,,点为对角线上的动点,以为边作正方形,点H是上一点,,连接,则的最小值为 .
12.(23-24九年级上·湖北武汉·阶段练习)如图,正方形边长为4,点E是边上一点,且,F为边上一动点,点E绕点F逆时针旋转至点G,则线段的最小值为 .
13.(2024·辽宁·九年级校考期中)已知,四边形是正方形,绕点旋转(),,,连接,.
(1)如图,求证:≌;(2)直线与相交于点.
如图,于点,于点,求证:四边形是正方形;
如图,连接,若,,直接写出在旋转的过程中,线段长度的最小值.
14.(2024上·内蒙古赤峰·九年级统考期中)如图,长方形中,为上一点,且为边上的一个动点,连接,将绕着点顺时针旋转到的位置,连接和,问是否有最小值?如果有,求出的最小值.
15.(2024·山东·九年级专题练习)如图所示,在矩形中,,,为的中点,为上一动点,为的中点,连接,求的最小值.
16.(23-24八年级上·安徽芜湖·阶段练习)如图,在中,为边上一动点(不与点重合),为等边三角形,过点作的垂线,为垂线上任意一点,连接,点为的中点,连接,且,作射线.
(1)求证:为线段的垂直平分线;(2)求的度数;(3)求的最小值.
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