内容正文:
20
专题特训二 特殊平行四边形的最值问题 ▶ “答案与解析”见P11
类型一 利用轴对称求最值
模型示例:如图①,定点A,B 分布在定直线l的同
侧,在直线l上找一点P,使得PA+PB 的值最小.
作法:如图②,作点B 关于直线l的对称点B',连接
AB',据“两点之间,线段最短”知AB'与直线l的交点
即为所求点P.
1.
如图,正方形ABCD 的边长为4,E 是边BC
上的一点,且BE=1,P 是对角线AC 上的一
动点,连接PB,PE,当点P 在AC 上运动
时,△PBE 周长的最小值是 ( )
(第1题)
A.
5 B.
6
C.
7 D.
8
2.
如图,在矩形ABCD 中,AB=4,BC=2,G
是AD 的中点,线段EF 在边AB 上左右滑
动.若 EF=1,则 GE+CF 的最小值为
.
(第2题)
3.
已知菱形ABCD 的面积为23,E
是边BC 的中点,P 是对角线BD 上
的动点,连接AE,AC,PE,PC.若
AE 平分∠BAC,则PE+PC 的最小值为
,最大值为 .
类型二 利用三角形的三边关系求最值
模型示例:如图①,定点A,B 分布在定直线l的同
侧,在直线l上找一点P,使得|PA-PB|的值最大.
作法:如图②,连接AB 并延长,交直线l于点P,据
“三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边”
知点P 即为所求.
4.
如图,在矩形ABCD 中,AB=15,BC=20,
把边AB 沿对角线BD 平移,点A',B'分别
对应点A,B,连接A'D,B'C,A'C.给出下列
结论:①
四边形A'B'CD 是平行四边形;
②
点C 到它关于直线AA'的对称点的距离
为48;③
A'C-B'C 的最大值为15;④
作点
D 关于AA'的对称点D',则CB'+CA'的最
小值为CD'的长.其中,正确的个数是( )
(第4题)
A.
1 B.
2 C.
3 D.
4
5.
如图,四边形ABCD 为矩形,AB=
23,AD=22,P 为边AB 上一
点,以DP 为折痕将△DAP 翻折,
点A 的对应点为A',连接AA',交PD 于点
M,Q 为线段BC 上一点,连接AQ,MQ,则
AQ+MQ 的最小值为 .
(第5题)
数学(北师版)九年级上
21
专题特训三 特殊平行四边形的运动问题 ▶ “答案与解析”见P12
类型一 动点问题
1.
如图,在菱形ABCD 中,∠ABC=60°,AB=
23cm,BD 与AC 交于点O,过点D 作BC
的垂线,交BC 的延长线于点H.点F 从点B
出发,沿BD 方向以2cm/s的速度向点D 匀
速运动,同时,点E 从点H 出发,沿HD 方
向以1cm/s的速度向点D 匀速运动.设点
E,F 的运动时间为ts,且0<t<3,过点F
作FG⊥BC 于点G,连接EF.
(1)
求证:四边形EFGH 是矩形.
(2)
连接FC,EC,在点F,E 的运动过程中,
△BFC 与△DCE 是否能够全等? 若能,求
出此时t的值;若不能,请说明理由.
(第1题)
类型二 几何变换问题
2.
阅读材料:
小明遇到这样一个问题:如图
①,在正方形ABCD 中,E,F 分别
为DC,BC 边上的点,∠EAF=45°,连接EF,
求证:DE+BF=EF.小明是这样思考的:要
想解决这个问题,首先应想办法将这些分散
的线段集中到同一条线段上.他先后尝试了
平移、翻折、旋转的方法,发现通过旋转可以
解决此问题.他的方法是将△ADE 绕点A
按顺时针方向旋转90°得到△ABG(如图
②),此时GF 即是DE+BF.
(第2题)
参考小明得到的结论和思考问题的方法,解
决下列问题:
(1)
在图②中,∠GAF 的度数是 .
(2)
如图③,在直角梯形ABCD 中,AD∥BC
(AD>BC),∠D=90°,AD=CD=10,E 是
CD 上一点.若∠BAE=45°,DE=4,求BE
的长.
(3)
如图④,在△ABC 中,AC=4,BC=6,以
AB 为 边 作 正 方 形 ADEB,连 接 CD.当
∠ACB= 时,线段CD 的长有最大
值,CD 长的最大值为 .
第一章 特殊平行四边形拍
照
批
改
∴
△ABE≌△DAF.
∴
BE=AF,AE=DF.
∴
EF=AF-AE=BE-DF.
(3)
EF=DF-BE.
∵
四边形ABCD 是正方形,
∴
AB=DA,∠BAD=90°.
∴
∠BAE+∠DAF=90°.
∵
BE⊥MN,DF⊥MN,
∴
∠BEA=∠AFD=90°,∠DAF+
∠ADF=90°.
∴
∠BAE=∠ADF.
在△ABE 和△DAF 中,
∠BEA=∠AFD,
∠BAE=∠ADF,
AB=DA,
∴
△ABE≌△DAF.
∴
BE=AF,AE=DF.
∴
EF=AE-AF=DF-BE.
3.
(1)
∵
四边形ABCD 是正方形,
∴
BC=DC,∠ABC=∠ADC=90°.
∴
∠FDC=90°=∠EBC.
在△CBE 和△CDF 中,
BE=DF,
∠EBC=∠FDC,
CB=CD,
∴
△CBE≌△CDF.
∴
CE=CF.
(2)
成立.
由(1),得△CBE≌△CDF.
∴
∠BCE=∠DCF.
∴
∠BCE + ∠ECD = ∠DCF +
∠ECD,即∠BCD=∠ECF=90°.
又∵
∠GCE=45°,
∴
∠GCF=45°=∠GCE.
在△ECG 和△FCG 中,
CE=CF,
∠GCE=∠GCF,
GC=GC,
∴
△ECG≌△FCG.
∴
GE=GF=DG+DF=DG+BE.
(3)
如图,在 GE 上取一点 H,使
GH=GD,连接MH,NH.
∵
△GCE≌△GCF,
∴
∠DGN=∠HGN,∠F=∠GEC.
∵
GN=GN,
∴
△DGN≌△HGN.
∴
DN = HN, ∠GDN =
∠GHN=45°.
∵
GE=GF,GD=GH,BE=DF,
∴
DF=BE=EH.
∵
易 知 ∠F = ∠GEC = ∠BEC,
EM=EM,
∴
△BEM≌△HEM.
∴
BM = HM, ∠EBM =
∠EHM=45°.
∴
∠NHM=180°-45°-45°=90°.
∴
HM2+HN2=MN2,即BM2+
DN2=MN2.
(第3题)
4.
(1)
四边形BE'FE 是正方形.
理由:∵
△CBE'是由Rt△ABE 绕点
B 按顺时针方向旋转90°得到的,
∴
∠CE'B=∠AEB=90°,∠EBE'=
90°.
又∵
∠BEF+∠AEB=180°,
∴
∠BEF=90°.
∴
四边形BE'FE 是矩形.
由旋转可知,BE=BE',
∴
四边形BE'FE 是正方形.
(2)
CF=FE'.
如图,过点D 作DH⊥AE 于点H,则
∠AHD=90°,∠DAH+∠ADH=
90°.
∵
DA=DE,
∴
AH=EH=12AE.
∵
四边形ABCD 是正方形,
∴
AB=DA,∠DAB=90°.
∴
∠DAH+∠EAB=90°.
∴
∠ADH=∠EAB.
在△ADH 和△BAE 中,
∠AHD=∠BEA=90°,
∠ADH=∠BAE,
AD=BA,
∴
△ADH≌△BAE.
∴
AH=BE.
由旋转可知,AE=CE'.
由(1)可 知,四 边 形 BE'FE 是 正
方形,
∴
BE=E'F.
∴
E'F=AH=12AE=
1
2CE'.
∴
CF=FE'.
(第4题)
专题特训二 特殊平行四边
形的最值问题
1.
B
2.
32 解析:如图,作点G 关于AB
的对称点G',在CD 上截取CH,使
CH=1,连接G'H 交AB 于点E,此
时GE+CF 有最小值,最小值为G'H
的 长.∵
四 边 形 ABCD 是 矩 形,
∴
CD∥AB,AD=BC=2,AB=
CD=4,∠D=90°.∵
CH=EF=1,
CH∥EF,∴
四边形EFCH 是平行四
边形.∴
EH=CF.∴
G'H=EG'+
EH=EG+CF.∵
G 是AD 的中点,
∴
AG=12AD=1.
由对称,得EG=
EG',AG'=AG=1.∴
DG'=AD+
AG'=3.∵
DH =CD-CH =3,
∴
G'H= DG'2+DH2=32,即
GE+CF 的最小值为32.
(第2题)
3.
3 2+ 7 解析:根据题意,画
出如图所示的图形,连接PA,DE.在
菱形ABCD 中,由E 是边BC 的中点
及AE 平分∠BAC,易知△ABC 是等
边三角形,AE⊥BC.∴
∠ABC=
60°.设AB=BC=x,则易知AE=
3x
2 .∵
菱形ABCD 的面积为23,
∴
BC·AE=2 3,即x· 3x2 =
23,解得x=2(负值舍去).∴
AE=
3,AB=BC=2.由点A 和点C 关于
11
BD 对 称,知 PE+PC 的 值 即 为
PA+PE 的值.当A,P,E 三点共线
时,PA+PE 的值最小,此时PA+
PE=AE=3,即PE+PC的最小值
为3.当点P 和点D 重合时,PE+
PC的值最大.易知AE⊥AD,AD=
2.在Rt△ADE 中,由勾股定理,易得
DE= 22+(3)2= 7,此时PE+
PC=2+7,即PE+PC 的最大值为
2+7.∴
线段PE+PC 的最小值为
3,最大值为2+7.
(第3题)
4.
D 解析:由题意,得AB=A'B',
AB∥A'B'.∵
四边形ABCD 是矩形,
∴
AB=CD=15,AD=BC=20,
AB∥CD.∴
A'B'=CD,A'B'∥CD.
∴
四边形A'B'CD 是平行四边形.故
①正确.利用平行线间的距离处处相
等,得点C 到它关于直线AA'的对称
点的距离是点C 到BD 的距离的
4倍.∵
在 Rt△BCD 中,BD =
BC2+CD2=25,∴
利用等面积
法,易 得 点 C 到 BD 的 距 离 =
20×15
25 =12.∴
点C 到它关于直线
AA'的对称点的距离为48.故②正确.
根据A'C-B'C≤A'B',推出A'C-
B'C≤15,∴
A'C-B'C 的最大值为
15.故③正确.∵
点D 关于AA'的对
称点为D',∴
A'D=A'D'.∵
四边形
A'B'CD 是平行四边形,∴
CB'=
A'D.∴
CB'=A'D'.∴
CA'+CB'=
CA'+A'D'.∴
当点D',A',C 共线
时,CB'+CA'有最小值,最小值为
CD'的长.故④正确.综上所述,正确
的个数是4.
5.
42 解析:如图,作点A 关于BC
的对称点T,取AD 的中点R,连接
QT,RT,MT,RM,则 AR=DR=
1
2AD=
1
2×22= 2
,AT=2AB=
2×23=43.由对称,得AQ=QT.
∴
AQ+MQ=QT+MQ≥MT.∵
四
边形 ABCD 是矩形,∴
∠RAT=
90°.∴
RT= AR2+AT2 =5 2.
∵
点A,A'关于DP 对称,∴
AA'⊥
DP.∴
∠AMD=90°.∵
R 是AD 的
中点,∴
RM=12AD= 2.∵
MT≥
RT-RM,∴
MT≥42.∴
AQ+
MQ≥42.∴
AQ+MQ 的最小值为
42.
(第5题)
专题特训三 特殊平行
四边形的运动问题
1.
(1)
∵
EH⊥BC,FG⊥BC,
∴
∠FGH=∠FGB=90°,EH∥FG.
由题意,知BF=2tcm,EH=tcm.
∵
在菱形ABCD 中,∠ABC=60°,
∴
∠CBD=30°.
∴
FG=12BF=tcm.
∴
EH=FG.
∴
四边形EFGH 是平行四边形.
∵
∠FGH=90°,
∴
四边形EFGH 是矩形.
(2)
△BFC与△DCE 能够全等.
∵
在菱形ABCD 中,∠ABC=60°,
AB=23cm,
∴
∠ADC= ∠ABC=60°,CD =
AB=23cm,AB∥CD.
∴
∠CBD=∠CDB=30°,∠DCH=
∠ABC=60°.
∵
DH⊥BC,
∴
∠CHD=90°.
∴
∠CDH=90°-60°=30°=∠CBF.
∴
在Rt△CDH 中,CH=12CD=
3cm.
∴
DH = CD2-CH2 =
(23)2-(3)2=3(cm).
∵
EH=tcm,
∴
DE=(3-t)cm.
易知当△BFC≌△DEC 时,BF=
DE.
∴
2t=3-t,解得t=1.
2.
(1)
45°. 解析:根据旋转,得
△ABG ≌ △ADE,∴
∠GAB =
∠EAD.∵
∠BAD = ∠BAF +
∠EAF+ ∠DAE=90°,∠EAF=
45°,∴
∠BAF+∠GAB=∠BAF+
∠DAE=45°,即∠GAF=45°.
(2)
如图①,过点A 作AF⊥CB,交
CB 的延长线于点F,则∠F=90°.
∵
AD∥BC,∠D=90°,
∴
∠C=180°-∠D=90°.
∵
AD=CD=10,
∴
四边形AFCD 是正方形.
∴
CF=10.
根据结论,易知BE=DE+BF.
设BE=x.
∵
DE=4,
∴
BF=BE-DE=x-4,CE=
CD-DE=10-4=6.
∴
CB=CF-BF=10-x+4=
14-x.
∵
∠C=90°,
∴
CE2+CB2=BE2.
∴
36+(14-x)2=x2,解得x=587.
∴
BE=587.
(3)
135°;42+6. 解析:如图②,过
点A 作AF⊥CA,取AF=AC,连接
BF,CF,则△ACF 为等腰直角三角
形.∴
∠ACF=45°.∵
∠BAF=
∠BAC+ ∠CAF =90°+ ∠BAC,
∠DAC=∠BAD+∠BAC=90°+
∠BAC,∴
∠BAF = ∠DAC.又
∵
AF=AC,AB=AD,∴
△FAB≌
△CAD.∴
BF=DC.∴
当线段CD
的长有最大值时,只需BF 的长最大
即可.∵
BF≤BC+CF,∴
当B,C,
F 三点共线时,BF 的长取得最大值,
此时BF=BC+CF.在等腰直角三角
形ACF 中,AC=AF=4,∠ACF=
45°,∴
CF=42.∵
CB=6,∴
BF
长的最大值为42+6,即CD 长的最
大值为42+6,此时∠ACB=180°-
21
∠ACF=135°.
(第2题)
第一章整合拔尖
[高频考点突破]
典例1 (1)
∵
四边形ABCD 和四
边形CEFG 都是正方形,
∴
AB=AD,∠B=∠ADC=90°.
∴
∠ADH=90°.
在△ADH 和△ABK 中,
AD=AB,
∠ADH=∠B=90°,
DH=BK,
∴
△ADH≌△ABK.
∴
AH=AK.
(2)
在正方形ABCD 和正方形CEFG
中,AB=BC=CD=AD,CG=CE=
EF =GF = DH =BK,∠B =
∠BCD= ∠BAD = ∠ADC=90°,
∠GCE = ∠CEF = ∠EFG =
∠CGF=90°.
∵
△ADH≌△ABK,
∴
∠HAD=∠BAK.
∴
∠HAK =∠HAD+∠DAK =
∠BAK+∠DAK=∠BAD=90°.
同理(1),可得△HGF≌△KEF≌
△ABK≌△ADH.
∴
AH=AK=HF=FK.
∴
四边形AKFH 是正方形.
(3)
连接AE.
∵
四边形AKFH 的面积为10,
∴
KF= 10.
∵
EF=CE=1,
∴
KE =
KF2-EF2 =
(10)2-12=3.
∴
AB=KE=3.
∵
BK=CE=1,
∴
BE=BK+KE=4.
∴
AE=
AB2+BE2= 32+42=
5,即点A,E 之间的距离为5.
[变式] (1)
∵
四边形ABCD为矩形,
∴
AD∥BC.
∴
∠DAC=∠BCA.
由 翻 折 知,∠DAF = ∠HAF =
1
2∠DAC
,∠BCE = ∠MCE =
1
2∠BCA
,
∴
∠HAF=∠MCE.
∴
AF∥CE.
(2)
当∠BAC=30°时,四边形AECF
是菱形.
理由:∵
四边形ABCD 是矩形,
∴
∠D=∠BAD=90°,AB∥CD.
由(1),得AF∥CE,
∴
四边形AECF 是平行四边形.
∵
∠BAC=30°,
∴
∠DAC=90°-30°=60°.
∴
∠ACD=90°-60°=30°.
由 折 叠 的 性 质,得 ∠DAF =
∠HAF=30°,
∴
∠HAF=∠ACD.
∴
AF=CF.
∴
四边形AECF 是菱形.
典例2 (1)
连接DE.
∵
AD 是边BC上的高,
∴
∠ADC=90°.
又∵
E 是边AC的中点,
∴
DE=AE=CE.
∵
BD=AE,
∴
BD=DE,即△BDE 是等腰三
角形.
∵
DG⊥BE,
∴
BG=EG.
(2)
过点E 作EF⊥BC于点F.
∵
AD=6,CD=8,
∴
AC= AD2+CD2=10.
∴
CE=12AC=5.
∵
CE=DE,EF⊥BC,
∴
CF=DF=12CD=4.
∴
EF= CE2-CF2=3.
又∵
BD=AE=CE=5,
∴
BF=BD+DF=9.
∴
BE= EF2+BF2=3 10.
[变式] 如图,连接EQ,QD,EP,DP.
∵
AE⊥BC,CD⊥AB,
∴
∠AEC=∠AEB=90°,∠CDB=
∠ADC=90°.
∵
Q 为 AC 的 中 点,P 为BM 的
中点,
∴
DQ=12AC
,EQ=12AC
,EP=
1
2BM
,DP=12BM.
∴
DQ=EQ,EP=DP.
∴
PQ⊥DE.
[综合素能提升]
1.
B
2.
B 解析:∵
四边形ABCD 是正方
形,∴
AD=AB,∠DAB=∠ABC=
90°.又∵
AE=BF,∴
△ADE≌
△BAF. ∴
∠ADE = ∠BAF.
∴
∠DOF = ∠ADO + ∠DAO =
∠BAF+∠DAO=∠DAB=90°.
∵
M 是DF 的中点,∴
OM=12DF.
如图,在 AB 延长线上截取BH =
BG,连 接 FH,DH.∵
∠FBG =
∠FBH=90°,FB=FB,BG=BH,
∴
△FBG≌△FBH.∴
FH=FG.
∴
OM+12FG=
1
2DF+
1
2HF=
1
2
(DF+HF).∴
当 H,D,F 三点
共线时,DF+HF 有最小值,即此时
OM+12FG
有最小值,最小值为DH
长的一半.∵
AG=2GB,AB=6,
∴
BH =BG=2.∴
AH =8.在
Rt△ADH 中,由勾股定理,得DH=
AD2+AH2=10.∴
OM+12FG
的最小值为5.
(第2题)
31