内容正文:
专题06 将军饮马问题(期中复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
两定一动型(四种)
能准确识别两定一动型的不同情形,掌握其图形构造与相关问题求解方法
重要考点,常结合具体几何图形,在选择题、填空题或几何解答题中考查,需熟练运用几何原理分析
一定两动型(三种)
能清晰分辨一定两动型的各类情况,学会针对不同情况进行几何分析与计算
高频考点,易因动点运动情况复杂而出错,多在几何综合题中出现,考查对动点轨迹和几何关系的把握
两动两定型(两种)
理解两动两定型的特征,能运用相应几何知识解决此类问题
关键考点,常与三角形、四边形等图形的性质结合,在几何证明与计算中考查,是提升几何综合能力的重要部分
平移线段型(两种)
掌握平移线段型问题的特点,能利用平移的性质解决线段相关的几何问题
常考考点,常与平行线、全等三角形等知识结合,在几何图形的变换与计算中考查,应用较为广泛
类型
两定一动型(四种)
图形
条件
如图,A,B两定点分布在直线m两侧,点D为直线上一动点,求AD+BD的最小值.
如图,A,B两定点分布在直线m同侧,点D为直线上一动点,求AD+BD的最小值.
结论
当A,D,B三点共线时,AD+BD取得最小值,最小值为AB的长.
当A,D,B'三点共线时,AD+BD取得最小值,最小值为AB'的长.
图形
条件
如图,A,B两点分布在直线m同侧,点D为直线m上一动点,求|AD-BD|的最大值.
如图,A,B两点分布在直线m两侧,点D为直线m上一动点,求|AD-BD|的最大值.
结论
当A,B,D三点共线时,|AD-BD|取得最大值,最大值为AB的长
当A、B'、D三点共线时,|AD-BD|取得最大值,最大值为AB'的长
类型
一定两动型(三种)
图形
条件
如图,点P为直线m1上一动点,点Q为直线m2上一动点,点A为定点,求PA+PQ的最小值.
如图,点P为直线m1上一动点,点Q为直线m2上一动点,点A为定点,求PA+PQ的最小值.
结论
过A点做m2的垂线,垂足为B,交m1于点C,当且仅当点P和点C重合,点Q和点B点重合时,PA+PQ取得最小值,最小值为AB的长.
做A点关于m1的对称点A'点,过A'点做m2的垂线,垂足为B,交m1于点C,当且仅当点P和点C重合,点Q和点B点重合时,PA+PQ取得最小值,最小值为AB的长.
图形
条件
如图,点M,N分别为m1,m2上的动点,点P为定点,求PM+PN+MN的最小值.
结论
做点P关于m1,m2的对称点P',P'',那么当P',M,N,P''四点共线时,PM+PN+MN取得最小值,最小值为的距离.
类型
两动两定型(两种)
图形
条件
如图,点C,D分别为OM,ON上的动点,点A,B为∠MON内的两个定点,求AC+CD+BD+AB的最小值.
如图,点C,D分别为OM,ON上的动点,点A,B分别为OM,ON上的定点,求AD+CD+BC的最小值.
结论
做A点关于OM的对称点A',做B点关于ON的对称点B',当A',C,D,B'四点共线时,AC+CD+BD取得最小值,最小值为A'B'的长.所以,AC+CD+BD+AB的最小值就是A'B'+AB.
做A点关于ON的对称点A',做B点关于OM的对称点B',当A',C,D,B'四点共线时,AD+CD+BC取得最小值,最小值为A'B'的长.所以,AD+CD+BC的最小值就是A'B'的长.
类型
平移线段型(两种)
图形
条件
如图,A,B为定点,M,N分别为m,n上的动点,MN⊥n,m∥n,且MN为定值,求AM+MN+NB的最小值.
如图,A,B为定点,M,N分别为m上的动点,且MN为定值,求AM+MN+NB最小值.
结论
如图,将点A向下平移MN的单位长度得到点A',连接A'B,交n于点N,过点N作MN⊥m,垂足为点M,点M和点N即为所求,当A',N,B三点共线时AM+MN+NB取得最小值,最小值为A'B+MN.
如图,将点A向右平移MN个单位长度得点A',作B关于直线m的对称点B’,连接A'B',交直线m于点N,将点N向左平移MN个单位长度得点M,点M和点N即为所求,当A',N,B'三点共线时AM+MN+NB取得最小值,最小值为A'B'+MN.
【本节内容常用勾股定理相结合考查,下面为勾股定理基础知识】
勾股定理
文字语言:直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方.
符号语言:如果直角三角形的两直角边分别为,,斜边为,那么.
变式:,,
.
【易错点】
1)勾股定理揭示了直角三角形三条边之间所存在的数量关系,它只适用于直角三角形,因而在应用勾股定理时,必须明了所考察的对象是直角三角形;
2)如果已知的两边没有指明边的类型,那么它们可能都是直角边,也可能是一条直角边、一条斜边,求解时必须进行分类讨论,以免漏解.
3)应用勾股定理时,要分清直角边和斜边,尤其在记忆时,斜边只能是c.若b为斜边,则关系式是;若a为斜边,则关系式是.
题型一 两定一动型
重难点一 同侧/异侧,求线段和的最小值
1.(24-25八年级上·山东济宁·阶段练习)如图所示,在等边三角形中,为中点,点分别为上的点,,在上有一动点,则的最小值为( )
A.4 B.12 C.6 D.8
【答案】D
【分析】本题考查等边三角形的性质和判定,轴对称最短问题等知识,解题的关键是学会利用轴对称解决最短问题,属于中考常考题型.作点关于的对称点,连接,如图所示,由两点之间线段最短可知,此时的值最小,最小值为,由等边三角形的判定与性质求出边长即可得到答案.
【详解】解:∵是等边三角形,
∴,
∵为中点,,
∴,则,
作点关于的对称点,连接,如图所示:
由两点之间线段最短可知,此时的值最小,最小值为,
∴,则,
∴,
∵,
,即,
在等边中,,,则为等边三角形,
,
故选:D.
2.(2025八年级上·全国·专题练习)如图,在等边中,,N是线段上一点,的平分线交于点D,且,M是上的动点,连接,则的最小值是 .
【答案】
【分析】本题考查了等边三角形的性质、线段垂直平分线的性质、两点之间线段最短、垂线段最短等知识,熟练掌握等边三角形的性质是解题关键.连接,先根据等边三角形的性质可得垂直平分,根据线段垂直平分线的性质可得,则可得,再根据两点之间线段最短可得当点共线时,的值最小,最小值为,根据垂线段最短可得当时,的值最小,然后根据等边三角形的性质即可得.
【详解】解:如图,连接,
∵在等边中,的平分线交于点,
∴垂直平分,,
∴,
∴,
由两点之间线段最短可知,当点共线时,的值最小,最小值为,
由垂线段最短可知,当时,的值最小,即的值最小,
∴此时有,
∴,
即的最小值是,
故答案为:.
3.(20-21八年级上·湖北孝感·期末)如图,在锐角中,,,平分,M、N分别是 、上的动点,则的最小值是 .
【答案】7
【分析】本题考查了三角形全等的判定与性质、两点之间线段最短、垂线段最短、含30度角的直角三角形的性质等知识,通过作辅助线,构造全等三角形是解题关键.在上截取一点,使得,连接,先证出,根据全等三角形的性质可得,则可得,再根据两点之间线段最短、垂线段最短可得当时,的值最小,即的值最小,然后根据含30度角的直角三角形的性质求解即可得.
【详解】解:如图,在上截取一点,使得,连接,
∵平分,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∴,
由两点之间线段最短可知,当点共线时,的值最小,最小值为,
由垂线段最短可知,如图,当时,的值最小,
∵在中,,,
∴此时,
即的最小值是7,
故答案为:7.
4.(25-26八年级上·全国·单元测试)某社区计划在一条笔直的公路(记为直线l)旁新建一个公园.公园需要同时服务位于公路同侧的两个居民小区A和B.为了方便居民出行,公园选址P应满足:从小区A到公园P的距离与从小区B到公园P的距离之和最小.已知小区A和B的位置如图所示(或描述:A点在公路l上方,B点也在公路l上方,且A、B两点位于公路的同一侧).
问题:
(1)请利用轴对称的知识,在图中(或自己画图)确定公园P的位置,使最小.要求保留作图痕迹,并简要说明作图步骤.
(2)证明你确定的点P确实使最小.
(3)若已知A点到公路l的距离为300米,B点到公路l的距离为400米,且A、B两点在公路上的垂足C、D之间的距离米.求此时的最小值.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)米
【分析】此题考查轴对称的性质,最短路径问题,三角形三边关系,两点之间线段最短,勾股定理,熟练掌握以上知识点是解题的关键.
(1)作点A关于直线l的对称点,连接交直线l一点,即为点P,此时最小;
(2)取直线l上点C,连接,由三角形三边关系得,即可推出,点P确实使最小.
(3)过点作交延长线于点E,由此得到,根据平行线间的距离处处相等得到米,米,得到米,根据勾股定理求出米,即可得到的最小值.
【详解】(1)解:如图,作点A关于直线l的对称点,连接交直线l于一点,即为点P,此时最小;
(2)解:取直线l上点C,连接,
点A关于直线l的对称点,
,
∵
∴,
、、三点共线时,最短,此时与点重合,
∴点P确实使最小.
(3)解:如图,过点作交延长线于点E,由(2)可知,的最小值为,
∵,
∴,
∴米,米,
∵米,
∴米,
∴米,
∴的最小值为米
5.(2025七年级下·河南·专题练习)【提出问题】
唐朝诗人李颀的诗《古从军行》开头两句“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”中隐含着一个有趣的数学问题——将军饮马。如图1,将军从山脚下的点A出发,到达河岸饮马后再回到点B宿营,他时常想,怎么走才能使每天走的路程之和最短呢?
【分析问题】
小亮:作B关于直线l的对称点,连接与直线l交于点C,点C就是饮马的地方,此时所走的路程之和就是最短的(如图2).
小慧:你能详细解释为什么吗?
小亮:如图3,在直线l上另取任意一点,连接,,,我只要说明即可.因为直线l是点B,的对称轴,点C,在l上,所以______,______,所以______.
在中,因为,所以______,即最小.
请完善小亮的说明过程.
本问题实际上是利用转化的思想,把在直线同侧的A,B转化在直线的两侧,从而利用“______”及“三角形两边之和大于第三边”加以解决(在连接A,两点的线中,线段最短).
【解决问题】
如图4,牧马人从A地出发,先到草地边某一处牧马,再到河边饮马,然后回到B处,请画出最短路径.
【答案】解:【分析问题】 两点之间,线段最短
【解决问题】图见解析.
【分析】本题考查了轴对称之将军饮马模型,掌握轴对称变换和两点之间线段最短是解题的关键.
(1)通过作对称点,将将军饮马问题转化为两点之间线段最短的问题,利用轴对称性质得到相等线段,再结合三角形三边关系证明路径最短;
(2)作点关于草地的对称点,作点关于河的对称点,连接即为最短路径.
【详解】(1)∵直线l是点B,的对称轴,点C,在l上,
∴,,
∴,,
由两点之间线段最短可知,,
∴,
本问题实际上是利用转化的思想,把在直线同侧的转化在直线的两侧,从而利用“两点之间线段最短”及“三角形两边之和大于第三边”加以解决(在连接两点的线中,线段最短)。
故答案为: 两点之间,线段最短;
(2)如图,即为最短路径.
重难点二 同侧/异侧,求线段差的最大值
6.(23-24八年级上·甘肃白银·期末)如图,在平面直角坐标系中,,,连接、、,是轴上的一个动点,当取最大值时,点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】此题考查关于轴对称的点的坐标特点,线段最值问题,一次函数与y轴交点,正确理解最值问题并作出点是解题的关键.作点关于轴的对称点,连接交轴于一点,即为点,此时值最大,设直线的解析式为,将,代入,利用待定系数法求出解析式即可得到答案.
【详解】解:如图,作点关于轴的对称点,连接交轴于一点,即为点,此时值最大,
,
,
设直线的解析式为,
将,代入得:,
解得,
直线的解析式为,
当时,,
,
故选:A.
7.(24-25八年级上·河南漯河·期中)是高为,面积为的等边三角形,点P是过点A的对称轴上一动点,当点D为边中点时.则的最大值是 ;的最小值是 .
【答案】
【分析】本题考查三角形中动点和线段和差最值问题,等边三角形的性质,根据等边三角形的性质和面积计算公式求得的边长为,结合等边三角形的性质,由三角形的三边关系可得:,当、、三点共线,即当点运动到点时,取等号,由轴对称可知,当、、三点共线,取等号,即可求解.
【详解】解:∵是等边三角形,
∴,过点作交于,
则,且所在直线为过点的对称轴,
即点是直线上的一动点,如图,
∵,
∴,
∵为中点,
∴,
在中,由三角形的三边关系可得:,当、、三点共线,即当点运动到点时,取等号,
∴取得最大值,最大值为;
∵点关于的对称点为点,
∴,
∴,当、、三点共线,取等号,
∴的最小值为,
∵是等边三角形,为的中点,
∴,
则,
∴,
∴的最小值为,
故答案为:,.
8.(23-24八年级上·陕西西安·期末)如图,在中,,在上方作射线,且,若为上的一个动点,则的最大值为 .
【答案】
【分析】本题考查利用轴对称解决线段差值的最大值,等边三角形的判定和性质,作点关于的对称点,连接,进而得到,进而得到当三点共线时,的最大值为的长,证明为等边三角形,进而得到的长,即可.解题的关键是通过轴对称构造特殊三角形.
【详解】解:作点关于的对称点,连接,
∴,
∴,
∴当三点共线时,的最大值为的长,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴为等边三角形,
∴,
∴的最大值为;
故答案为:.
9.(23-24八年级上·辽宁盘锦·期中)已知,两点,在轴上取一点,使取得最大值时则的坐标为 .
【答案】
【分析】本题考查动点最值问题-三角形三边关系模型,涉及图形与坐标、待定系数法确定一次函数关系式、一次函数图像与性质、点的对称等知识,根据动点最值问题-三角形三边关系模型的解法,作出图形,如图所示,即可得到取得最大值时,点为直线与轴的交点,利用待定系数法确定函数关系式,求出直线与轴的交点坐标即可得到答案,熟练掌握待定系数法确定一次函数关系式是解决问题的关键.
【详解】解:根据题意,作出关于轴的对称点,连接并延长交轴于,如图所示:
,在中,由三角形三边关系可得,则当三点共线时,,即取得最大值时,点为直线与轴的交点,
设直线的表达式为,则将,两点代入得
,解得,
直线:,
当时,,解得,即使取得最大值时则的坐标为,
故答案为:.
10.(23-24八年级上·广西河池·期中)如图,在中,,边的垂直平分线交于点D,垂足为E,平分.
(1)求的度数;
(2)求证:;
(3)若,点P是直线上的动点,求的最大值.
【答案】(1)30°
(2)见解析
(3)2
【分析】(1)根据垂直平分线的性质得到,进而得到.由角平分线的概念得到,进而利用三角形内角和定理求解即可;
(2)根据含角直角三角形的性质得到,进而求解即可;
(3)作C点关于直线的对称点,根据角平分线的定义可判断在直线上,连接的直线就是,则当P点和A点重合时,最大,即可求解.
【详解】(1)解:∵是的垂直平分线,
∴,
∴,
∵平分,
∴,
∵,
∴,
∴.
(2)证明∶ ∵,,
∴,
∵,
∴,
∴;
(3)解∶ 作C点关于直线的对称点,
∵平分.
∴在直线上,
∴连接的直线就是,
∴当P点和A点重合时,最大,
此时的最大值为,
∵,
∴的最大值为2.
【点睛】本题考查垂直平分线的性质,三角形内角和定理,三角形外角的性质和含角直角三角形的性质,轴对称的性质等知识,解题的关键是熟练掌握以上知识点.
题型二 一定两动型
重难点一 利用垂线段最短解决线段和问题
11.(24-25八年级上·四川宜宾·期末)如图,在中,,,,.如果点,分别为,上的动点,那么的最小值是( )
A. B.5 C. D.6
【答案】A
【分析】本题考查了线段垂直平分线的性质,三角形三边关系,垂线段最短,正确进行转化是解题的关键.延长到点,使,连接,过点作于点,连接,,由得到当点重合,且点共线时,最小,即为的长,再由即可求解.
【详解】解:如下图所示,延长到点,使,连接,过点作于点,连接,,
,,
是的垂直平分线,,
∴,
∴,
当点重合,且点共线时,最小,即为的长,
,
,
解得:.
故选:A .
12.(24-25七年级下·广东揭阳·期末)如图,在等腰三角形中,,,点D为垂足,点E、F分别是、上的动点,若,的面积为12,则的最小值是( )
A.2 B.3 C.4 D.6
【答案】C
【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.
【详解】解:∵,,
∴直线是图形的对称轴,
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C.
13.(24-25八年级上·云南文山·期中)如图,在中,,,是的中线,F是上的动点,E是边上的动点,则的最小值为( )
A.4 B.6 C.8 D.10
【答案】C
【分析】本题考查等腰三角性质,中垂线的性质,连接,三线合一推出垂直平分,进而得到,得到,得到当三点共线时,的值最小为的长,再根据垂线段最短,得到当时,最小,进行求解即可.
【详解】解:连接,
∵,是的中线,
∴,
∴垂直平分,
∴,
∴,
∴当三点共线时,的值最小为的长,
∵为上的动点,
∴当时,最小,
此时:,
∵
∴,
∴的最小值为8;
故选:C.
14.(24-25八年级上·山东日照·期末)如图,在中,,,的面积是,边的垂直平分线分别交,边于点,.若点,分别为线段,边上的动点,则的最小值为 .
【答案】8
【分析】本题考查了等腰三角形,垂直平分线的性质,掌握垂直平分线的性质,垂线段最短的知识是解题的关键.
如图所示,过点作于点,交于点,连接,根据三角形面积的计算得到,由垂直平分线的性质得到,,根据垂线段最短,得到当点三点共线,且垂直于时,的值最小,即最小值为的值,由此即可求解.
【详解】解:∵,,,如图所示,过点作于点,交于点,连接,
∴,即,
解得,,
∵是线段的垂直平分线,
∴,
∴,
根据垂线段最短,得到当点三点共线,且垂直于时,的值最小,即最小值为的值,
∴的最小值为,
故答案为:8 .
15.(2025八年级上·全国·专题练习)如图,在平面直角坐标系中,点在y轴正半轴上,点在x轴负半轴上,且,点M的坐标为为线段上一动点,P为线段上一动点,则的最小值为 .
【答案】4
【分析】本题考查了坐标与几何图形,垂线段最短,解题的关键在于利用等面积法求解.根据N为线段上一动点,P为线段上一动点,过点M作于点P,交于点N,此时的最小值为,连接,根据求解,即可解题.
【详解】解:过点M作于点P,交于点N,此时的最小值为,连接,
,,,
,
,
,
即的最小值为4,
故答案为:4.
16.(23-24八年级上·江西南昌·阶段练习)如图,在中,已知,是边上的中线,点E是边上一动点,点P是上的一个动点.
(1)若,,,且时,求的长:
(2)在(1)的条件下,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据等腰三角形三线合一可得,再利用三角形面积公式即可求解;
(2)根据垂直平分线的性质可得,结合垂线段最短即可求解.
【详解】(1)解: 中,,是边上的中线,
,
,
,
;
(2)解:如图,连接.
由(1)可得垂直平分线段,
,
,
由垂线段最短可得时,取最小值,最小值为,
的最小值为.
【点睛】本题考查等腰三角形的性质,线段的垂直平分线的性质,垂线段最短等知识点,解题的关键是掌握线段的垂直平分线的性质,即线段的垂直平分线上的点到线段两端的距离相等.
重难点二 求周长最小值(角内一点)
17.(2025年河北省邯郸市馆陶县二模数学试题)如图,牧民从生活区边上某点出发,先到草地边上某点收马,再到小河边上某点饮马,最后回到点处.已知,点到的距离为,,若的周长为,则的最小值是( )
A. B.4 C. D.
【答案】B
【分析】本题考查了轴对称的性质、等腰直角三角形的判定与性质、垂线段最短,在上取一点,作点关于的对称点,点关于的对称点,连接交于,交于,连接、、、、,由轴对称的性质可得的周长为,即当最小时,的周长最小,证明为等腰直角三角形,得出,由垂线段最短可得,当时,最小,即最小,结合题意可得的最小值为,即可得解,熟练掌握以上知识点并灵活运用是解此题的关键.
【详解】解:如图,在上取一点,作点关于的对称点,点关于的对称点,连接交于,交于,连接、、、、,
,
由对称轴的性质可得:,,,,,,
∴的周长为,
∴当最小时,的周长最小,
∵,
∴,
∵,
∴为等腰直角三角形,
∴,
由垂线段最短可得,当时,最小,即最小,
∵点到的距离为,
∴的最小值为,
∴的最小值为,
故选:B.
18.(24-25八年级下·辽宁葫芦岛·阶段练习)如图,在平面直角坐标系中,直线与坐标轴交于两点,已知是轴上的一点,分别为直线和轴上的动点,当的周长最小时,点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查一次函数与几何的综合应用,坐标与轴对称,作点关于轴的对称点,关于直线的对称点,连接,与轴的交点即为点,与直线的交点即为点,求出直线的解析式,与直线联立,求出点的坐标即可.
【详解】解:∵,
∴时,,时,,
∴,
∴,
∴,
作点关于轴的对称点,关于直线的对称点,连接,交于点,作,
则:的周长,,
∴当在线段上时,的周长最小,
∵,,,
∴,,为等腰直角三角形,
∴,
∴,
∴,
当时,,
∴,
∵对称,
∴为的中点,
∴,
设直线的解析式为,把代入,得:,解得:,
∴,
联立,解得:,
∴;
故选C.
19.(24-25九年级下·福建厦门·阶段练习)如图,是内部一点,关于,的对称点分别是点,点,连结分别与,交于点,点,连结,,下列结论:①一定是等边三角形;②;③的周长等于线段的长;④.其中正确的结论是( )
A.②③ B.①④ C.②③④ D.①②③④
【答案】C
【分析】此题考查了轴对称的性质,以及线段垂直平分线的性质.由题意得,,从而得出可判断②,由且的大小没有确定,可得出的大小没有确定,可判断①,由对称性可得为线段的垂直平分线,为线段的垂直平分线,从而得出,,从而得出的周长,可判断③,由题意得,可得,从而得出,即得出,,所以,,再求解即可判断④.
【详解】解: 关于,的对称点分别是点,点,
∴,,
故②正确,
,的大小没有确定,
的大小没有确定,
不一定是等边三角形,故①错误,
关于,的对称点分别是点,点,
为线段的垂直平分线,为线段的垂直平分线,
∴,,
的周长,
故③正确,
如图,设与交于点E,与交于点F,
由题意得,
,
,
∵,,
∴,,
,
,
,
,故④正确,
综上,正确的是②③④,
故选:C.
20.(25-26八年级上·全国·单元测试)如图,内有一点P,点分别是点P关于的对称点,交于点M,交于点N.若的周长是,则的长为 .
【答案】
【分析】本题考查轴对称的性质,熟知如果两个图形关于这条直线对称,那么这两个图形的对应点的连线被这条直线垂直平分是解题的关键.先根据轴对称的性质得出,,再由的周长是,即可求出的长.
【详解】解:点分别是点P关于的对称点,交于点M,交于点N,
,,
的周长是,
,
,
故答案为:.
21.(24-25八年级上·广东广州·期末)唐诗《古从军行》中“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,隐含了一个有趣的数学问题——“将军怎样走才能使总路程最短”?如图,在平面直角坐标系中,将军从出发,先到山脉m的任意位置望烽火,再到河岸n的任意位置饮马后返回到A点,且m与n的夹角为,则将军所走的最短总路程为( )
A.4 B.6 C.8 D.12
【答案】A
【分析】此题考查了轴对称的性质、等边三角形的判定和性质等知识.作点A关于直线m、n的对称点D、E,连接,交m、n于B、C,则,得到的周长,此时的周长最小值为的长,再证明是等边三角形,得到即可.
【详解】解:作点A关于直线m、n的对称点D、E,连接,交m、n于B、C,则,
∴的周长,
∴此时的周长最小值为的长,
则:,
∴,
∴,
∴是等边三角形,
∴,
即的周长最小值为,
故选:A.
22.(23-24八年级上·湖北武汉·期中)“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,这是唐代诗人李顾《古从军行》里的一句诗,由此却引申出一系列非常有趣的数学问题,通常称为“将军饮马”问题.
(1)如图1,若点A和点B分别在直线l的两侧,请作出示意图,在直线l上找到点C,使得有最小值,并说明作图依据:______;
(2)如图2,若点A和点B在直线l的同侧,请在直线l上作出点P,使得有最小值;
(3)如图3,已知,点Q在内部,点M,N分别在射线,上,若,请求出周长的最小值.
【答案】(1)图见解析,两点之间线段最短
(2)见解析
(3)6
【分析】本题考查了轴对称的性质,等边三角形的判定和性质等知识,解决问题的关键是熟练掌握“将军饮马”等模型.
(1)依据是两点之间线段最短得出答案;
(2)作点关于直线的对称点,连接交直线于点,连接,点即为所求;
(3)分别作关于、的对称点、,连接,交、于、,则的周长最小,进而根据轴对称的性质推出为等边三角形,进一步得出结果.
【详解】(1)连接,与直线相交于一点,则有最小值.作图依据是两点之间线段最短.
故答案为:两点之间线段最短;
(2)如图,点即为所求.
(3)如图2,
作法:(Ⅰ)作关于的对称点,
(Ⅱ)作点关于的对称点,
(Ⅲ)连接,分别交于点M,交于N,
则的周长最小,
连接、,
∵点C和点Q关于对称,
∴,,
同理可得,
,,
∴,
,
∴为等边三角形,
∴,
∴的周长.
重难点三 求周长最小值(角内两点)
23.(24-25八年级上·全国·期末)如图,,M,N分别为,上的点,,P,Q分别为,上的动点,则的最小值为 .
【答案】3
【分析】本题考查轴对称-最短路线问题,等边三角形的判定与性质,轴对称的性质,能用一条线段的长表示出三条线段的和的最小值是解题的关链.
作点关于的对称点,点关于的对称点,连接交于点,交于点,连接,根据轴对称的性质,得到的最小值为,推出为等边三角形,进一步得出结果.
【详解】解:如图,作点关于的对称点,点关于的对称点,连接交于点,交于点,连接,
则,
,
的最小值为,
由轴对称的性质得,,,,
,
∵,
为等边三角形,
,
即的值最小为3;
故答案为:3.
24.(2021八年级下·全国·专题练习)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标是,点B的坐标是,在y轴和x轴上分别有两点P、Q,则A,B,P,Q四点组成的四边形的最小周长为 .
【答案】/
【分析】作点A关于y轴的对称点C,点B关于x轴的对称点D,连接CD交y轴于P,交x轴于Q,则此时,四边形APQB的周长最小,且四边形的最小周长=AB+CD,根据两点间的距离公式即可得到结论.
【详解】解:作点A关于y轴的对称点C,点B关于x轴的对称点D,连接CD交y轴于p,交x轴于Q,则此时,四边形APQB的周长最小,且四边形的最小周长=AB+CD,
∵点A的坐标是(2,4),点B的坐标是(6,2),
∴C(-2,4),D(6,-2),
∵AB=,CD=,
∴四边形APQB的最小周长=10+,
故答案为:10+.
【点睛】本题考查了坐标与图形性质,轴对称-最短路径问题,两点间的距离公式,正确的确定点P和点Q的位置是解题的关键.
重难点四 与角度有关的计算问题
25.(吉林省长春市东北师大附中明珠学校2024-2025学年下学期期末考试七年级数学试题)图①,在四边形中,,,点E、F分别是、上的动点.如图②, 作点A关于、的对称点N、M,连结,交于点E,交于点F,连结、,所得的的周长最小,此时的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了轴对称的性质、等边对等角、三角形外角的定义及性质、三角形内角和定理,先由题意可得,由轴对称的性质结合等边对等角可得,,由三角形外角的定义及性质结合三角形内角和定理可得,计算即可得解,熟练掌握以上知识点并灵活运用是解此题的关键.
【详解】解:∵在四边形中,,,
∴,
∴,
由轴对称的性质可得:,,
∴,,
∵,,,
∴,
由可得:,
故选:A.
26.(陕西省咸阳市秦都区方圆学校2024-2025学年八年级上学期开学摸底考试数学试题)如图,在四边形中,,在、上分别找一点、,当的周长最小时,的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查轴对称的性质,线段垂直平分线的性质,等边对等角,三角形内角和定理等知识,利用对称作辅助线是解决最短问题的关键.
延长到使得,延长到使得,连接,,得出当、、、依次共线时,的周长最小为,此时,推出,进而得出的度数.
【详解】解:如图,延长到使得,延长到使得,连接,,
,
∴关于对称,关于对称,
,
,
同理:,
的周长,且当、、、依次共线时,的周长最小为,
此时,∵,,
,
,
,
,
,
,
,
故选:C.
27.(广东省汕头潮南区峡山南里学校2024—2025学年上学期八年级数学科期末考试卷)如图,已知,是内部的一点,且,点分别是上的动点,若周长的最小值等于,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】本题考查了轴对称最短线段问题,两点之间线段最短,等边三角形的判定和性质,作点关于的对称点为,关于的对称点为,连接,由轴对称的性质可得,,,,,,即得,可知当点在上时,的周长的最小,最小值,进而得到是等边三角形,即得到,再根据轴对称的性质即可求解,正确作出辅助线是解题的关键.
【详解】解:作点关于的对称点为,关于的对称点为,连接,如图,
由轴对称的性质可得,,,,,,,
∴,
可知当点在上时,的周长的最小,最小值,
∴,
∴是等边三角形,
∴,
∵,,
∴,即,
故选:.
28.(25-26八年级上·重庆渝中·开学考试)如图所示,,点为内一点,点关于、的对称点分别为点、,连接、、、、,分别与、交于点、,连接、,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查了三角形的内角和,三角形外角的性质,轴对称的性质.
由,根据三角形的内角和定理可得到的值,再根据对顶角相等可以求出的值,然后由点P与点、对称的特点,求出,进而可以求出的值,利用三角形的外角的性质和三角形内角和即可求出.
【详解】∵
∴
∵,
∴
又∵点关于对称的对称点分别为点
∴,,,
∴
∴
即
∴
∴
故选:C
29.(24-25八年级上·陕西榆林·开学考试)如图,在四边形中,,在上分别找一点M,N,使周长最小,此时,则的度数为 .
【答案】/120度
【分析】本题主要考查轴对称的性质,三角形内角和定理,作A点关于的对称点F,作A点关于的对称点E,连接交于N,交于M,连接,则此时的周长有最小值,由轴对称的性质得到,,再根据三角形内角和定理求解即可.
【详解】解:作A点关于的对称点F,作A点关于的对称点E,连接交于N,交于M,连接,
,
,
的周长
,即此时的周长有最小值,
由轴对称的性质可得,,
,
,
,
,
故答案为:.
30.(24-25八年级上·全国·期末)如图,等边的边长为4,是边上的中线,F是上的动点,E是边上一点,若,当取得最小值时,的度数为 .
【答案】
【分析】本题考查了等边三角形的性质与判定,轴对称的性质,正确掌握相关性质内容是解题的关键.过E作,交于N,连接交于F,连接,推出M为中点,求出E和M关于对称,根据等边三角形性质求出,即可求出答案.
【详解】解:过E作,交于N,
∵,,
∴,
∴,
∴,
∵是边上的中线,是等边三角形,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴E和M关于对称,
连接交于F,连接,
此时的值最小,
∵是等边三角形,
∴,,
∵,
∴,
故答案为.
31.(24-25七年级下·吉林长春·期末)综合与实践
【模型背景】相传,有一位将军拜访古希腊数学家海伦,求教一个百思不得其解的问题:如图①,将军从A地出发,到一条笔直的河边l饮马,然后到B地,到河边什么地方饮马可使他所走的路线全程最短?海伦利用轴对称的知识回答了这个问题,这个问题后来被称为“将军饮马问题”.
【模型解决】如图①,小明将A,B两地抽象为两个点,将河l抽象为一条直线.如图②,小明作点B关于直线l的对称点,连结与直线l交于点C,点C就是饮马的地方,此时所走的路程就是最短的,小明对此进行了说明,以下是说明过程:
如图③,在直线l上另取任意一点(与点C不重合),连接,,.
点B与点关于直线l对称,
直线l是的垂直平分线.
________,________,
= .
在中,,
,即最小.
“将军饮马”问题本质上是运用转化思想,通过对称变换将直线l“同侧”两点距离之和最小这一难于解决的问题,转化为直线l“异侧”线段距离问题解决.小明在说明这个问题的过程中,用到的数学依据是________.
请你完成上面填空.
【模型应用】如图④,在中,直线m是边的垂直平分线,点P是直线m上的动点.若,,,则周长的最小值为________.
【模型拓展】如图⑤,已知,P为内一定点,上有一点A,上有一点B,当的周长取最小值时,的大小是为________度.
【答案】模型解决:,,,两点之间,线段最短或三角形两边之和大于第三边
模型应用:9
模型拓展:100
【分析】本题考查轴对称性质、垂直平分线性质、三角形三边关系及周长最值问题,解题关键是用轴对称转化线段,结合几何性质(垂直平分线、三角形三边关系等)求解最短路径与周长最值.
模型解决:利用点B与点关于直线l对称,根据垂直平分线性质得,,将转化为,再依据三角形三边关系,证得最小,核心是借轴对称和三角形性质转化、推导最短路径 .
模型应用:根据题意知点C关于直线m的对称点为点B,故当点P与点D重合时,值的最小,周长有最小值,求出长度即可得到结论.
模型拓展:设点P关于、对称点分别为、,当点A、B在上时,周长为,此时周长最小.根据轴对称的性质,可求出的度数.
【详解】模型解决:如图③,在直线l上另取任意一点(与点C不重合),连接,,.
点B与点关于直线l对称,
直线l是的垂直平分线.
,,
.
在中,,
,即最小.
“将军饮马”问题本质上是运用转化思想,通过对称变换将直线l“同侧”两点距离之和最小这一难于解决的问题,转化为直线l“异侧”线段距离问题解决.小明在说明这个问题的过程中,把A,B在直线同侧的问题转化为在直线的两侧,从而可利用“两点之间线段最短”,或即“三角形两边之和大于第三边”的问题加以解决.
故答案为:,,,两点之间,线段最短或三角形两边之和大于第三边;
模型应用:解:如图,直线m与交于点D,
∵直线m垂直平分,
∴B、C关于直线m对称,
∴当P和D重合时,的值最小,最小值等于的长,
∵,,
∴周长的最小值是.
故答案为:9;
模型拓展:分别作点P关于、的对称点P′、P″,连接、、,交、于点A、B,连接、,此时周长的最小值等于.
由轴对称性质可得,,,,
∴,
∴,
又∵,,
∴.
故答案为100.
题型三 造桥选址问题
32.(22-23八年级上·山西吕梁·期末)为贯彻国家城乡建设一体化和要致富先修路的理念,某市决定修建道路和一座桥,方便张庄A和李庄B的群众出行到河岸a.张庄A和李庄B位于一条河流的同一侧,河的两岸是平行的直线,经测量,张庄A和李庄B到河岸b的距离分别为,,且,如图所示.现要求:建造的桥长要最短,然后考虑两村庄到河流另一侧桥头的路程之和最短,则这座桥应建造在C,D间距离C m处.(河岸边上的点到河对岸的距离都相等)
【答案】
【分析】作B点关于直线b的对称点,连接交直线b于点P,则,则,此时P点到A与B的距离和最小,过作,延长与交于点M,则,得到,再得到是等腰直角三角形,是等腰直角三角形,得到,即可得到答案.
【详解】解:作B点关于直线b的对称点,连接交直线b于点P,
∴,
∴,此时P点到A与B的距离和最小,
过作,延长与交于点M,
∴,
∵,,,
∴,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴是等腰直角三角形,
∴,
∴点P与C点的距离是,
故答案为:
【点睛】此题考查了轴对称最短路径问题,还考查了等腰直角三角形的判定和性质,按照要求正确作图是解题的关键.
33.(23-24八年级上·全国·课后作业)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
【分析】由于含有固定线段“桥”,需要将点向下平移至点,点向右平移至点,构造平行四边形进行求解即可.
【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.
【点睛】本题考查了轴对称—最短路径问题,由于有固定的长度的线段,常用的方法通过平移,构造平行四边形,将问题转化为平行四边形的问题解答.
34.(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】
【分析】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,可得四边形EFCH是平行四边形,从而得到G'H=EG'+EH=EG+CF,再由勾股定理求出HG'的长,即可求解.
【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:
【点睛】此题主要考查了利用轴对称求最短路径问题,矩形的性质,勾股定理等知识,确定GE+CF最小时E,F位置是解题关键.
题型四 将军饮马问题综合
重难点一 画图问题
35.(江苏省南京市第二十九中学2024-2025学年七年级下学期3月月考数学试题)如图所示,某条护城河在处直角转弯,河宽均为,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、南北方向的,如何选址造桥可使从处到处的路程最短?请确定两座桥的位置.
(1)如图①,如果点,点到外河岸的距离都是,请确定两座桥的位置,画出示意图.
(2)如图②,如果点,点到外河岸的距离分别是和,请确定两座桥的位置,画出示意图.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【分析】本题考查了最短路径问题,由于有固定的长度的线段,常用的方法通过平移,构造平行四边形,将问题转化为平行四边形的问题解答.
(1)过点作垂直于河岸,等于河宽;过点作垂直于河岸,连接,分别与河岸相交于点,,接下来再过作河岸的垂线,即可找到两座桥的位置.
(2)过点作垂直于河岸,等于河宽;过点作垂直于河岸,等于河宽;连接,分别与河岸相交于点,,接下来再过作河岸的垂线,即可找到两座桥的位置.
【详解】(1)解:如图所示,即为两座桥的位置.
(2)解:如图所示,即为两座桥的位置.
36.(第五章图形的轴对称考点16最短路径问题与折叠问题)按照下列要求作图.(保留作图痕迹)
(1)【“两定一动”型(同侧)】如图,已知点,在直线同侧,在直线上求作一点,使最短;
(2)【“一定两动”型】如图,内有一点,分别在,边上各取一点,使的周长最小;
(3)【“两定两动”型(异侧)】如图,,是两个村庄,中间有一条河,现准备在河上造一座桥,使得通过桥到两村的距离和最短;(假定河的两岸是平行线,桥要与河岸垂直)
(4)【“两定两动”型(同侧)】如图,的长度为定值,在直线上分别取点,,使,连接,,当最小时,求点,的位置.
【答案】(1)见解析
(2)见解析
(3)见解析
(4)见解析
【分析】本题主要考查了轴对称性质、最短路径问题;
(1)作点 关于的对称点,连接,交与点,则点即为所求;
(2)点即为所求分别作点关于射线,的对称点,,连接分别交,于点,此时的周长,为最小.
(3)过作河的垂线,要使最短,直线,,连接即可得出,作出即可.
(4)过作使得,作点关于的对称点,连接与的交点即为,过作交为,点,即为所求.
【详解】(1)解:点位置如图①②所示.(任选一种即可)
(2)如图③所示,点即为所求分别作点关于射线,的对称点,,连接分别交,于点,此时的周长,为最小.
(3)如图④,即为所求的桥.
根据垂线段最短,得出是河的宽时,最短,即直线a(或直线b),
只要最短就行,
即过B作河岸b的垂线,垂足为H,在直线上取点,使等于河宽.连接交河的a边岸于M,作垂直于河岸交b边的岸于N点,所以,即为所求的桥.
(4)解:过A作使得,作点C关于l的对称点D,连接与l的交点即为F,过A作交l为E,点E,F即为所求.点,的位置如图⑤所示.
∵,,
∴四边形是平行四边形,
∴,
∵点C关于l的对称点D,
∴,,
∴,,
∵为定值,
∴要求的最小值,只需求,
∴点B、F、D共线时,最小.
37.(第05讲最短路径-【帮课堂】2023-2024学年八年级数学上册同步学与练(人教版))将军要检阅一队士兵,要求(如图所示);队伍长为,沿河排开(从点到点);将军从马棚M出发到达队头,从至检阅队伍后再赶到校场.问:在什么位置列队(即选择点和),可以使得将军走的总路程最短?
【答案】见解析
【分析】的值最小,其中是定值,问题转化为最小,先作,使得,再作对称点,连接对称点和即可求解.
【详解】解:如图,作,使得,作点关于的对称点,连接交于点,在上截取,连接,线路时,的值最小,
【点睛】本题考查了轴对称—最短路径问题,解题的关键是理解题意,灵活运用所学知识解决问题.
38.(25-26八年级上·全国·课后作业)综合与实践
【提出问题】唐朝诗人李颀的诗《古从军行》中“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”里隐含着一个有趣的数学问题——将军饮马.如图①,将军从山脚下的点A出发,到一条笔直的河边l饮马后再回到点B宿营,他时常想,怎么走才能使他每天走的路程之和最短呢?
【分析问题】
(1)小亮:如图②,作点B关于l的对称点,连接与l交于点C,点C就是饮马的地方,此时按路线走的路程就是最短的.
小慧:你能详细解释原因吗?
小亮:如图③,在l上另取一点,连接,只要证明即可.请写出小亮的证明过程.
【解决问题】
(2)任务一:如图④,将军牵马从军营P处出发,先到河边饮马,再到草地牧马,最后回到P处,试分别在和上各找一点,使得将军走过的路程最短(保留画图痕迹,辅助线用虚线,最短路径用实线);
(3)任务二:如图⑤,在P,Q两村之间有两条河,且每条河的宽度处处相等,从P村前往Q村,要经过这两条河.现在要在这两条河上分别造一座垂直于河岸的桥,则这两座桥造在何处可使由P村到Q村的路程最短(要求在图上标出道路和大桥的位置)?
【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)见解析
【分析】本题考查将军饮马问题,熟练掌握轴对称的性质,是解题的关键:
(1)根据成轴对称的性质,结合三角形的三边关系即可得出结论;
(2)分别作点P关于的对称点C,D,连接,分别交于点E,F,则路线即为所求;
(3)分别过点P和点Q作的垂线,垂足分别为A,B,在上截取等于靠近P村的河的宽,在上截取等于靠近Q村的河的宽,连接分别交于点E,M,分别过点E,M作的垂线,垂足分别为F,N,连接,则路线即为所求.
【详解】(1)解:∵点关于l对称,
,
,
,
,
∴作点B关于l的对称点,连接与l交于点C,点C就是饮马的地方,此时按路线走的路程是最短的.
(2)任务一:如答图①所示,路线即为所求.
(3)任务二:如答图②所示,路线即为所求.
39.(24-25八年级上·全国·期末)如图,在平面直角坐标系中,且、、.
(1)在图中画出线段关于y轴对称的线段,并直接写出点的坐标为 ;
(2)在(1)的基础上,直接写出的面积为 ;
(3)在x轴上有一条长度是1的运动线段(点M在点N左边),使得最小,请画出点M.(保留必要的画图的痕迹).
【答案】(1)见解析,
(2)5.5
(3)见解析
【分析】本题主要考查了利用轴对称变换进行作图以及最短路线问题,画一个图形的轴对称图形时,是先从确定一些特殊的对称点开始.凡是涉及最短距离的问题,一般要考虑线段的性质定理,多数情况要作点关于某直线的对称点,解决问题的关键是作辅助线构造平行四边形.
(1)根据轴对称的性质,得到线段的端点关于y轴对称的点,再连接即可;根据点的位置即可得出点的坐标;
(2)根据割补法即可得到的面积;
(3)作点B关于x轴的对称点,作轴,使得,连接交x轴于一点,则该交点即为点M.
【详解】(1)解:如图所示,线段即为所求,点的坐标为;
故答案为:;
(2)解:的面积为;
故答案为:;
(3)解:如图,作点B关于x轴的对称点,作轴,使得,连接交x轴于一点,则该交点即为点M,连接,
由,,可得四边形为平行四边形,故,
由轴对称的性质,可得,故(最短),
而的长为定值,故此时最小.
重难点二 与一次函数综合
40.(23-24八年级下·云南西双版纳·期末)如图,在平面直角坐标系中,直线的解析式为,直线与交于点,与y轴交于点.
(1)求直线的解析式;
(2)点D在x轴上,求的最小值;
(3)在直线上是否存在一点P,使得,若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2);
(3)存在,点的坐标为或
【分析】本题主要考查了一次函数的解析式求解、轴对称求最短路径以及三角形面积的相关计算,熟练掌握待定系数法、轴对称的性质和三角形面积公式是解题的关键.
(1)利用待定系数法,设直线的解析式为,将已知点、的坐标代入求解.
(2)根据轴对称的性质,找到点关于轴的对称点,连接,其长度即为的最小值,再用勾股定理计算.
(3)由,得出,设,分两种情况讨论:当点在左侧时,当点在左侧时,结合图形讨论即可得.
【详解】(1)解:设直线的解析式为
∵直线过点,
∴
解得
∴直线的解析式为;
(2)解:作点关于轴的对称点,连接,交轴于点,此时最小,最小值为的长,
∵,
∴
∴的最小值为;
(3)解:存在,
,,
,
,
,
设,
当点在左侧时,如图1所示:
,
解得:,或(舍去),
,
;
当点在右侧时,如图2所示:
,
解得:或(舍去),
,
,
综上可得:或;
41.(23-24八年级上·江苏扬州·阶段练习)如图,在平面直角坐标系中,正比例函数的图象为直线,已知两点、.
(1)在直线位于第一象限的部分找一点C,使得.用直尺和圆规作出点C(不写画法,保留作图痕迹);
(2)直接写出点C的坐标为_____.
(3)若点P在x轴上,当取最小值时,请求出点P的坐标.
【答案】(1)见解析
(2)
(3)
【分析】本题主要考查了线段垂直平分线的性质,一次函数图像上的点的坐标特征,轴对称最短路径问题,两点距离公式,解题的关键在于能够熟练掌握相关知识进行求解.
(1)作线段的垂直平分线交直线l于点C即为所求;
(2)由线段垂直平分线的定义得点D是线段的中点,求出D的坐标,根据轴,即可求得点C的坐标;
(3)作点A关于x轴的对称点,连接交x轴于点P,则,要使最小,即最小,故当、,三点共线时,最小,最小值为,利用待定系数法求的解析式,再求与轴的交点坐标即可.
【详解】(1)作线段的垂直平分线交直线l于点C即为所求,
∵是线段的垂直平分线,
∴,
∴;
(2)∵是线段的垂直平分线,
∴点D是线段的中点,轴,
∵,,
∴,
将代入,得,
∴点C的坐标为,
故答案为:;
(3)作点A关于x轴的对称点,连接交x轴于点P,
∴,
∴要使最小,即最小,
∴当、,三点共线时,最小,最小值为,
∵,
∴,
设直线的解析式为,
则,
解得:,
∴直线的解析式为,
当时,有,解得:,
∴.
42.(22-23八年级下·江苏盐城·阶段练习)“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”.这里包含了一个有趣的数学问题,通常称之为“将军饮马”.
【问题描述】
如图,在直线上找一点使得最小?
【问题解决】
作点关于直线的对称点,连接,则,所以,当三点共线的时候,,此时为最小值(两点之间线段最短)
【应用模型】
(1)如图,在中,,,点在边上,且,点为的中点,点为边上的动点,当点在上移动时,求使四边形周长最小的点的坐标?
(2)如图,在平面直角坐标系中,矩形的顶点在原点,点在坐标轴上,点的坐标为,为的中点,点为边上两个动点,且,要使四边形的周长最小,求点的坐标?
(3)如图,矩形中,,,点分别在矩形各边上,且,,求四边形周长的最小值?
【拓展延伸】
如图,已知正比例函数的图象与轴相交所成的锐角为,定点的坐标为,为轴上的一个动点,为函数的图象上的两个动点,则的最小值为____________.
【答案】() ;() ;() ;【拓展延伸】:.
【分析】()作关于直线的对称点,连接交于,则此时四边形周长最小,,求出直线的解析式为,联立求解即可;
()点向右平移个单位到,点关于的对称点, 连接, 交于,此时最小,要使四边形的周长最小,只要最小即可,即,过作于,设,则,利用相似三角形的判定与性质即可求解;
()作点关于的对称点, 连接交于点,此时四边形周长取最小值,过点作于点,由勾股定理和两点之间线段最短即可求解;
【拓展延伸】:直线轴关于直线对称,直线、直线关于轴对称, 点是点关于直线的对称点,作垂足为,交轴于点交直线于,作直线垂足为,由勾股定理即可求解.
【详解】()∵在中,,,
∴,,
∵,点为的中点,
∴,,
∴,,
作关于直线的对称点,连接交于,则此时四边形周长最小,,
∵直线经过点,
∴直线的解析式为,
设直线的解析式为,
∴,解得,
∴直线的解析式为;
联立,解得,
∴;
()解:点向右平移个单位到,点关于的对称点, 连接, 交于,此时最小,
∴,,,
∴要使四边形的周长最小,只要最小即可,即,过作于,
设,则,
∵,
∴,
∵,,,,
∴,解得:,
∴,
故点的坐标为:,
故答案为:;
()作点关于的对称点, 连接交于点,此时四边形周长取最小值,过点作于点,如图,
∵,,
∴,
∵,
∴,
∴四边形的周长为;
【拓展延伸】:如图所示,
直线轴关于直线对称,直线、直线关于轴对称, 点是点关于直线的对称点,作垂足为,交轴于点交直线于,作直线垂足为,
∵,,
∴最小(垂线段最短),
∵正比例函数的图象与轴相交所成的锐角为,
∴,
在中,,,,
∴,
∴,
∴的最小值为,
故答案为:.
【点睛】本题考查了轴对称——最短问题,垂线段最短,两点之间线段最短,直角三角形度角的性质,勾股定理,相似三角形的判定与性质,矩形的性质,一次函数的性质,熟练掌握知识点的应用是解题的关键.
期中重难突破练(测试时间:20分钟)
1.(2025八年级上·全国·专题练习)如图,在平面直角坐标系中,的顶点,的坐标分别为,是轴上方的一个动点.若的面积等于面积的,则当的值最小时,点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查了最短路径问题、坐标与图形的性质,关键是利用坐标求解出和的面积,得到点的运动路径是在的直线上,然后,作点关于直线对称的点,连接,利用 “将军饮马” 模型即可得出结果.
【详解】解:∵点,的坐标分别为,
∴,
与同底边,且的面积等于面积的,
∴点P到的距离是3,即点的纵坐标为,
点在直线上运动,
作点关于直线对称的点,连接,则点,
.
当三点共线时,的值最小.
设直线的表达式为,
把点代入,得,
解得,
.令,则,
解得,
当的值最小时,点的坐标为.
故选:C.
2.(24-25八年级下·辽宁丹东·期中)如图,等边中,于点,点,分别为,上的两个定点且,,在上有一动点使最短,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】在上找到点关于的对称点,连接交于点,连接,推出的最小值是的长,再证明出是等边三角形,即可求出的长,从而解决问题.
【详解】解:在上找到点关于的对称点,连接交于点,连接,
此时是的垂直平分线,
,,
此时取最小值,最小值为,
等边中,,
,
,,
等边中,,,
又,
,
是等边三角形,
,
即的最小值为.
故选:.
【点睛】本题考查的知识点是轴对称性质、将军饮马模型、垂直平分线性质、等边三角形的判定与性质,解题关键是能将两线段的和的最小值用一条线段长表示.
3.(22-23八年级上·广东珠海·期末)已知,在内有一定点P,点M,N分别是,上的动点,若的周长最小值为3,则的长为( )
A. B.3 C. D.
【答案】B
【分析】根据题意画出符合条件的图形,求出,得出等边三角形,求出,求出的周长,即可求出答案.
【详解】解:作P关于的对称点D,作P关于的对称点E,连接交于M,交于N,连接,则此时的周长最小,
连接,
∵P、D关于对称,
∴,
同理,
∴,
∵P、D关于对称,
∴,
∵,
∴,
同理,
∴,
∵,
∴是等边三角形,
∴,
∵的周长是,
∴
故选:B.
【点睛】本题考查了轴对称-最短路线问题,等边三角形的判定与性质,关键是画出符合条件的图形.
4.(24-25八年级上·陕西西安·阶段练习)如图,在中,,点C在边上,且,点D为的中点,点P为边上的动点,当点P在上移动时,使四边形周长最小的点P的坐标为 .
【答案】
【分析】先在y轴上截取,证明,得出当点E、P、C共线时四边形周长最小,进而利用一次函数的解析式以及求交点的方法求解即可.
【详解】解:如图,在y轴上截取,
∵,
∴,,
∴,
∴,
又∵,
∴,
∴,
∴四边形周长
(当点E、P、C共线时“”成立)
∵,点D为的中点,
∴,,
∴,
∴,,
设直线的解析式为:,
将点,代入解析式可得:
∴,
∴直线的解析式为:;
设直线的解析式为:,
将点代入解析式得:,
∴,
∴直线的解析式为:,
联立和,得,
∴,
∴,
∴
故答案为: .
【点睛】本题考查了将军饮马-最短路径问题,涉及到求一次函数解析式,两直线的交点问题,全等三角形的判定与性质等知识,解题关键是找到符合题意的点位置,再求坐标.
5.(24-25八年级上·辽宁葫芦岛·期中)已知:如图,中,,,,点为边的中点,点为边上一点,连接、,则周长的最小值是 .
【答案】/
【分析】本题考查轴对称-最短问题,等腰三角形的性质、等边三角形的判定与性质、三角形的外角性质、勾股定理等知识,熟练掌握轴对称性质是关键.作点D关于的对称点,连接,,,,利用轴对称性质得到,则的周长,当A、E、共线时取等号,此时的周长最小,最小值为,证明是等边三角形得到,,利用三角形的外角性质推导出,然后利用勾股定理求得即可求解.
【详解】解:作点D关于的对称点,连接,,,,
∴,,,
∵点为边的中点,,
∴,
∴的周长,
当A、E、共线时取等号,此时的周长最小,最小值为,
∵,
∴,
∴是等边三角形,
∴,,
∴,
∴,
∴,则,
在中,,
∴周长的最小值为,
故答案为:.
6.(19-20八年级下·广东汕头·期末)如图,直线与x轴,y轴分别交于A和B,点C、D分别为线段的中点,P为上一动点,当的值最小时,点P的坐标为 .
【答案】
【分析】本题考查了待定系数法求函数解析式、一次函数图象上点的坐标特征以及轴对称中最短路径问题,根据一次函数解析式求出点A、B的坐标,再由中点坐标公式求出点C、D的坐标,根据对称的性质找出点的坐标,结合点C、的坐标求出直线的解析式,令即可求出x的值,从而得出点P的坐标.
【详解】解:作点D关于x轴的对称点,连接交x轴于点P,此时值最小,最小值为,如图.
令中,则,
∴点B的坐标为;
令中,则,解得:,
∴点A的坐标为.
∵点C、D分别为线段的中点,
∴点,点.
∵点和点D关于x轴对称,
∴点的坐标为.
设直线的解析式为,
∵直线过点,
∴,解得,
∴直线的解析式为.
令,则,解得:,
∴点P的坐标为.
故答案为:.
7.(21-22八年级上·福建莆田·期末)如图,在中,∠,,点C在直线上,,点P为上一动点,连接,.当的值最小时,的度数为 .
【答案】/度
【分析】本题考查等边三角形判定和性质、轴对称最短路径问题、等腰三角形的性质,如图,作B关于的对称点D,连接,的值最小,则交于P,由轴对称易证,结合证得是等边三角形,可得,结合已知根据等腰三角形性质可求出,即可解决问题.
【详解】解:如图,作B关于的对称点D,连接,
∴,,
∴,
∴当A、P、D三点共线时,最小,即此时的值最小,
由轴对称的性质可得,
,
,
,
是等边三角形,
,
,
,
,,
,
,
故答案为:.
8.(23-24八年级上·河南周口·阶段练习)已知点P在内.
(1)如图①,点P关于射线的对称点分别是G、H,连接.
①若,则是什么特殊三角形?为什么?
②若,试判断与的数量关系,并说明理由;
(2)如图②,若, A、B分别是射线上的点,于点B,点P、Q分别为上的两个定点,且,,在上有一动点E,试求的最小值.
【答案】(1)①是等边三角形,理由见解析;②,理由见解析
(2)的最小值为5.
【分析】(1)①由轴对称的性质可得,,.根据“有一个角是的等腰三角形是等边三角形”即可得出是等边三角形;②当时,,G、O、H在同一直线上,由此可得与的数量关系;
(2)过Q作的对称点,连接,交于点E,连接,则的最小值为,由已知条件可得,易得,,由此可得是等边三角形,即可得的长,即的最小值.
【详解】(1)解:①是等边三角形,
∵点P关于对称的点为G,
∴,,
同理,,
∴,
∵,
∴,
∴是等边三角形.
②,
当时,,
∴G、O、H在同一直线上,.
∵,
∴;
(2)解:过Q作的对称点,连接,交于点E,连接,
∴ 最小值为.
∵,,
∴.
∵,,
∴,
∴,
∴.
∵点Q与关于对称,
∴,
∴,
∴是等边三角形,
∴,
即的最小值为5.
【点睛】本题主要考查了轴对称--最短路线问题,轴对称的性质和等边三角形的判定和性质.熟练掌握轴对称的性质及等边三角形的判定和性质,熟悉“将军饮马”模型是解题的关键.
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专题06 将军饮马问题(期中复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
两定一动型(四种)
能准确识别两定一动型的不同情形,掌握其图形构造与相关问题求解方法
重要考点,常结合具体几何图形,在选择题、填空题或几何解答题中考查,需熟练运用几何原理分析
一定两动型(三种)
能清晰分辨一定两动型的各类情况,学会针对不同情况进行几何分析与计算
高频考点,易因动点运动情况复杂而出错,多在几何综合题中出现,考查对动点轨迹和几何关系的把握
两动两定型(两种)
理解两动两定型的特征,能运用相应几何知识解决此类问题
关键考点,常与三角形、四边形等图形的性质结合,在几何证明与计算中考查,是提升几何综合能力的重要部分
平移线段型(两种)
掌握平移线段型问题的特点,能利用平移的性质解决线段相关的几何问题
常考考点,常与平行线、全等三角形等知识结合,在几何图形的变换与计算中考查,应用较为广泛
类型
两定一动型(四种)
图形
条件
如图,A,B两定点分布在直线m两侧,点D为直线上一动点,求AD+BD的最小值.
如图,A,B两定点分布在直线m同侧,点D为直线上一动点,求AD+BD的最小值.
结论
当A,D,B三点共线时,AD+BD取得最小值,最小值为AB的长.
当A,D,B'三点共线时,AD+BD取得最小值,最小值为AB'的长.
图形
条件
如图,A,B两点分布在直线m同侧,点D为直线m上一动点,求|AD-BD|的最大值.
如图,A,B两点分布在直线m两侧,点D为直线m上一动点,求|AD-BD|的最大值.
结论
当A,B,D三点共线时,|AD-BD|取得最大值,最大值为AB的长
当A、B'、D三点共线时,|AD-BD|取得最大值,最大值为AB'的长
类型
一定两动型(三种)
图形
条件
如图,点P为直线m1上一动点,点Q为直线m2上一动点,点A为定点,求PA+PQ的最小值.
如图,点P为直线m1上一动点,点Q为直线m2上一动点,点A为定点,求PA+PQ的最小值.
结论
过A点做m2的垂线,垂足为B,交m1于点C,当且仅当点P和点C重合,点Q和点B点重合时,PA+PQ取得最小值,最小值为AB的长.
做A点关于m1的对称点A'点,过A'点做m2的垂线,垂足为B,交m1于点C,当且仅当点P和点C重合,点Q和点B点重合时,PA+PQ取得最小值,最小值为AB的长.
图形
条件
如图,点M,N分别为m1,m2上的动点,点P为定点,求PM+PN+MN的最小值.
结论
做点P关于m1,m2的对称点P',P'',那么当P',M,N,P''四点共线时,PM+PN+MN取得最小值,最小值为的距离.
类型
两动两定型(两种)
图形
条件
如图,点C,D分别为OM,ON上的动点,点A,B为∠MON内的两个定点,求AC+CD+BD+AB的最小值.
如图,点C,D分别为OM,ON上的动点,点A,B分别为OM,ON上的定点,求AD+CD+BC的最小值.
结论
做A点关于OM的对称点A',做B点关于ON的对称点B',当A',C,D,B'四点共线时,AC+CD+BD取得最小值,最小值为A'B'的长.所以,AC+CD+BD+AB的最小值就是A'B'+AB.
做A点关于ON的对称点A',做B点关于OM的对称点B',当A',C,D,B'四点共线时,AD+CD+BC取得最小值,最小值为A'B'的长.所以,AD+CD+BC的最小值就是A'B'的长.
类型
平移线段型(两种)
图形
条件
如图,A,B为定点,M,N分别为m,n上的动点,MN⊥n,m∥n,且MN为定值,求AM+MN+NB的最小值.
如图,A,B为定点,M,N分别为m上的动点,且MN为定值,求AM+MN+NB最小值.
结论
如图,将点A向下平移MN的单位长度得到点A',连接A'B,交n于点N,过点N作MN⊥m,垂足为点M,点M和点N即为所求,当A',N,B三点共线时AM+MN+NB取得最小值,最小值为A'B+MN.
如图,将点A向右平移MN个单位长度得点A',作B关于直线m的对称点B’,连接A'B',交直线m于点N,将点N向左平移MN个单位长度得点M,点M和点N即为所求,当A',N,B'三点共线时AM+MN+NB取得最小值,最小值为A'B'+MN.
【本节内容常用勾股定理相结合考查,下面为勾股定理基础知识】
勾股定理
文字语言:直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方.
符号语言:如果直角三角形的两直角边分别为,,斜边为,那么.
变式:,,
.
【易错点】
1)勾股定理揭示了直角三角形三条边之间所存在的数量关系,它只适用于直角三角形,因而在应用勾股定理时,必须明了所考察的对象是直角三角形;
2)如果已知的两边没有指明边的类型,那么它们可能都是直角边,也可能是一条直角边、一条斜边,求解时必须进行分类讨论,以免漏解.
3)应用勾股定理时,要分清直角边和斜边,尤其在记忆时,斜边只能是c.若b为斜边,则关系式是;若a为斜边,则关系式是.
题型一 两定一动型
重难点一 同侧/异侧,求线段和的最小值
1.(24-25八年级上·山东济宁·阶段练习)如图所示,在等边三角形中,为中点,点分别为上的点,,在上有一动点,则的最小值为( )
A.4 B.12 C.6 D.8
2.(2025八年级上·全国·专题练习)如图,在等边中,,N是线段上一点,的平分线交于点D,且,M是上的动点,连接,则的最小值是 .
3.(20-21八年级上·湖北孝感·期末)如图,在锐角中,,,平分,M、N分别是 、上的动点,则的最小值是 .
4.(25-26八年级上·全国·单元测试)某社区计划在一条笔直的公路(记为直线l)旁新建一个公园.公园需要同时服务位于公路同侧的两个居民小区A和B.为了方便居民出行,公园选址P应满足:从小区A到公园P的距离与从小区B到公园P的距离之和最小.已知小区A和B的位置如图所示(或描述:A点在公路l上方,B点也在公路l上方,且A、B两点位于公路的同一侧).
问题:
(1)请利用轴对称的知识,在图中(或自己画图)确定公园P的位置,使最小.要求保留作图痕迹,并简要说明作图步骤.
(2)证明你确定的点P确实使最小.
(3)若已知A点到公路l的距离为300米,B点到公路l的距离为400米,且A、B两点在公路上的垂足C、D之间的距离米.求此时的最小值.
5.(2025七年级下·河南·专题练习)【提出问题】
唐朝诗人李颀的诗《古从军行》开头两句“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”中隐含着一个有趣的数学问题——将军饮马。如图1,将军从山脚下的点A出发,到达河岸饮马后再回到点B宿营,他时常想,怎么走才能使每天走的路程之和最短呢?
【分析问题】
小亮:作B关于直线l的对称点,连接与直线l交于点C,点C就是饮马的地方,此时所走的路程之和就是最短的(如图2).
小慧:你能详细解释为什么吗?
小亮:如图3,在直线l上另取任意一点,连接,,,我只要说明即可.因为直线l是点B,的对称轴,点C,在l上,所以______,______,所以______.
在中,因为,所以______,即最小.
请完善小亮的说明过程.
本问题实际上是利用转化的思想,把在直线同侧的A,B转化在直线的两侧,从而利用“______”及“三角形两边之和大于第三边”加以解决(在连接A,两点的线中,线段最短).
【解决问题】
如图4,牧马人从A地出发,先到草地边某一处牧马,再到河边饮马,然后回到B处,请画出最短路径.
重难点二 同侧/异侧,求线段差的最大值
6.(23-24八年级上·甘肃白银·期末)如图,在平面直角坐标系中,,,连接、、,是轴上的一个动点,当取最大值时,点的坐标为( )
A. B. C. D.
7.(24-25八年级上·河南漯河·期中)是高为,面积为的等边三角形,点P是过点A的对称轴上一动点,当点D为边中点时.则的最大值是 ;的最小值是 .
8.(23-24八年级上·陕西西安·期末)如图,在中,,在上方作射线,且,若为上的一个动点,则的最大值为 .
9.(23-24八年级上·辽宁盘锦·期中)已知,两点,在轴上取一点,使取得最大值时则的坐标为 .
10.(23-24八年级上·广西河池·期中)如图,在中,,边的垂直平分线交于点D,垂足为E,平分.
(1)求的度数;
(2)求证:;
(3)若,点P是直线上的动点,求的最大值.
题型二 一定两动型
重难点一 利用垂线段最短解决线段和问题
11.(24-25八年级上·四川宜宾·期末)如图,在中,,,,.如果点,分别为,上的动点,那么的最小值是( )
A. B.5 C. D.6
12.(24-25七年级下·广东揭阳·期末)如图,在等腰三角形中,,,点D为垂足,点E、F分别是、上的动点,若,的面积为12,则的最小值是( )
A.2 B.3 C.4 D.6
13.(24-25八年级上·云南文山·期中)如图,在中,,,是的中线,F是上的动点,E是边上的动点,则的最小值为( )
A.4 B.6 C.8 D.10
14.(24-25八年级上·山东日照·期末)如图,在中,,,的面积是,边的垂直平分线分别交,边于点,.若点,分别为线段,边上的动点,则的最小值为 .
15.(2025八年级上·全国·专题练习)如图,在平面直角坐标系中,点在y轴正半轴上,点在x轴负半轴上,且,点M的坐标为为线段上一动点,P为线段上一动点,则的最小值为 .
16.(23-24八年级上·江西南昌·阶段练习)如图,在中,已知,是边上的中线,点E是边上一动点,点P是上的一个动点.
(1)若,,,且时,求的长:
(2)在(1)的条件下,求的最小值.
重难点二 求周长最小值(角内一点)
17.(2025年河北省邯郸市馆陶县二模数学试题)如图,牧民从生活区边上某点出发,先到草地边上某点收马,再到小河边上某点饮马,最后回到点处.已知,点到的距离为,,若的周长为,则的最小值是( )
A. B.4 C. D.
18.(24-25八年级下·辽宁葫芦岛·阶段练习)如图,在平面直角坐标系中,直线与坐标轴交于两点,已知是轴上的一点,分别为直线和轴上的动点,当的周长最小时,点的坐标为( )
A. B. C. D.
19.(24-25九年级下·福建厦门·阶段练习)如图,是内部一点,关于,的对称点分别是点,点,连结分别与,交于点,点,连结,,下列结论:①一定是等边三角形;②;③的周长等于线段的长;④.其中正确的结论是( )
A.②③ B.①④ C.②③④ D.①②③④
20.(25-26八年级上·全国·单元测试)如图,内有一点P,点分别是点P关于的对称点,交于点M,交于点N.若的周长是,则的长为 .
21.(24-25八年级上·广东广州·期末)唐诗《古从军行》中“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,隐含了一个有趣的数学问题——“将军怎样走才能使总路程最短”?如图,在平面直角坐标系中,将军从出发,先到山脉m的任意位置望烽火,再到河岸n的任意位置饮马后返回到A点,且m与n的夹角为,则将军所走的最短总路程为( )
A.4 B.6 C.8 D.12
22.(23-24八年级上·湖北武汉·期中)“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,这是唐代诗人李顾《古从军行》里的一句诗,由此却引申出一系列非常有趣的数学问题,通常称为“将军饮马”问题.
(1)如图1,若点A和点B分别在直线l的两侧,请作出示意图,在直线l上找到点C,使得有最小值,并说明作图依据:______;
(2)如图2,若点A和点B在直线l的同侧,请在直线l上作出点P,使得有最小值;
(3)如图3,已知,点Q在内部,点M,N分别在射线,上,若,请求出周长的最小值.
重难点三 求周长最小值(角内两点)
23.(24-25八年级上·全国·期末)如图,,M,N分别为,上的点,,P,Q分别为,上的动点,则的最小值为 .
24.(2021八年级下·全国·专题练习)如图,在平面直角坐标系中,点A的坐标是,点B的坐标是,在y轴和x轴上分别有两点P、Q,则A,B,P,Q四点组成的四边形的最小周长为 .
重难点四 与角度有关的计算问题
25.(吉林省长春市东北师大附中明珠学校2024-2025学年下学期期末考试七年级数学试题)图①,在四边形中,,,点E、F分别是、上的动点.如图②, 作点A关于、的对称点N、M,连结,交于点E,交于点F,连结、,所得的的周长最小,此时的度数为( )
A. B. C. D.
26.(陕西省咸阳市秦都区方圆学校2024-2025学年八年级上学期开学摸底考试数学试题)如图,在四边形中,,在、上分别找一点、,当的周长最小时,的度数为( )
A. B. C. D.
27.(广东省汕头潮南区峡山南里学校2024—2025学年上学期八年级数学科期末考试卷)如图,已知,是内部的一点,且,点分别是上的动点,若周长的最小值等于,则( )
A. B. C. D.
28.(25-26八年级上·重庆渝中·开学考试)如图所示,,点为内一点,点关于、的对称点分别为点、,连接、、、、,分别与、交于点、,连接、,则的度数为( )
A. B. C. D.
29.(24-25八年级上·陕西榆林·开学考试)如图,在四边形中,,在上分别找一点M,N,使周长最小,此时,则的度数为 .
30.(24-25八年级上·全国·期末)如图,等边的边长为4,是边上的中线,F是上的动点,E是边上一点,若,当取得最小值时,的度数为 .
31.(24-25七年级下·吉林长春·期末)综合与实践
【模型背景】相传,有一位将军拜访古希腊数学家海伦,求教一个百思不得其解的问题:如图①,将军从A地出发,到一条笔直的河边l饮马,然后到B地,到河边什么地方饮马可使他所走的路线全程最短?海伦利用轴对称的知识回答了这个问题,这个问题后来被称为“将军饮马问题”.
【模型解决】如图①,小明将A,B两地抽象为两个点,将河l抽象为一条直线.如图②,小明作点B关于直线l的对称点,连结与直线l交于点C,点C就是饮马的地方,此时所走的路程就是最短的,小明对此进行了说明,以下是说明过程:
如图③,在直线l上另取任意一点(与点C不重合),连接,,.
点B与点关于直线l对称,
直线l是的垂直平分线.
________,________,
= .
在中,,
,即最小.
“将军饮马”问题本质上是运用转化思想,通过对称变换将直线l“同侧”两点距离之和最小这一难于解决的问题,转化为直线l“异侧”线段距离问题解决.小明在说明这个问题的过程中,用到的数学依据是________.
请你完成上面填空.
【模型应用】如图④,在中,直线m是边的垂直平分线,点P是直线m上的动点.若,,,则周长的最小值为________.
【模型拓展】如图⑤,已知,P为内一定点,上有一点A,上有一点B,当的周长取最小值时,的大小是为________度.
题型三 造桥选址问题
32.(22-23八年级上·山西吕梁·期末)为贯彻国家城乡建设一体化和要致富先修路的理念,某市决定修建道路和一座桥,方便张庄A和李庄B的群众出行到河岸a.张庄A和李庄B位于一条河流的同一侧,河的两岸是平行的直线,经测量,张庄A和李庄B到河岸b的距离分别为,,且,如图所示.现要求:建造的桥长要最短,然后考虑两村庄到河流另一侧桥头的路程之和最短,则这座桥应建造在C,D间距离C m处.(河岸边上的点到河对岸的距离都相等)
33.(23-24八年级上·全国·课后作业)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.
34.(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 .
题型四 将军饮马问题综合
重难点一 画图问题
35.(江苏省南京市第二十九中学2024-2025学年七年级下学期3月月考数学试题)如图所示,某条护城河在处直角转弯,河宽均为,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、南北方向的,如何选址造桥可使从处到处的路程最短?请确定两座桥的位置.
(1)如图①,如果点,点到外河岸的距离都是,请确定两座桥的位置,画出示意图.
(2)如图②,如果点,点到外河岸的距离分别是和,请确定两座桥的位置,画出示意图.
36.(第五章图形的轴对称考点16最短路径问题与折叠问题)按照下列要求作图.(保留作图痕迹)
(1)【“两定一动”型(同侧)】如图,已知点,在直线同侧,在直线上求作一点,使最短;
(2)【“一定两动”型】如图,内有一点,分别在,边上各取一点,使的周长最小;
(3)【“两定两动”型(异侧)】如图,,是两个村庄,中间有一条河,现准备在河上造一座桥,使得通过桥到两村的距离和最短;(假定河的两岸是平行线,桥要与河岸垂直)
(4)【“两定两动”型(同侧)】如图,的长度为定值,在直线上分别取点,,使,连接,,当最小时,求点,的位置.
37.(第05讲最短路径-【帮课堂】2023-2024学年八年级数学上册同步学与练(人教版))将军要检阅一队士兵,要求(如图所示);队伍长为,沿河排开(从点到点);将军从马棚M出发到达队头,从至检阅队伍后再赶到校场.问:在什么位置列队(即选择点和),可以使得将军走的总路程最短?
38.(25-26八年级上·全国·课后作业)综合与实践
【提出问题】唐朝诗人李颀的诗《古从军行》中“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”里隐含着一个有趣的数学问题——将军饮马.如图①,将军从山脚下的点A出发,到一条笔直的河边l饮马后再回到点B宿营,他时常想,怎么走才能使他每天走的路程之和最短呢?
【分析问题】
(1)小亮:如图②,作点B关于l的对称点,连接与l交于点C,点C就是饮马的地方,此时按路线走的路程就是最短的.
小慧:你能详细解释原因吗?
小亮:如图③,在l上另取一点,连接,只要证明即可.请写出小亮的证明过程.
【解决问题】
(2)任务一:如图④,将军牵马从军营P处出发,先到河边饮马,再到草地牧马,最后回到P处,试分别在和上各找一点,使得将军走过的路程最短(保留画图痕迹,辅助线用虚线,最短路径用实线);
(3)任务二:如图⑤,在P,Q两村之间有两条河,且每条河的宽度处处相等,从P村前往Q村,要经过这两条河.现在要在这两条河上分别造一座垂直于河岸的桥,则这两座桥造在何处可使由P村到Q村的路程最短(要求在图上标出道路和大桥的位置)?
39.(24-25八年级上·全国·期末)如图,在平面直角坐标系中,且、、.
(1)在图中画出线段关于y轴对称的线段,并直接写出点的坐标为 ;
(2)在(1)的基础上,直接写出的面积为 ;
(3)在x轴上有一条长度是1的运动线段(点M在点N左边),使得最小,请画出点M.(保留必要的画图的痕迹).
重难点二 与一次函数综合
40.(23-24八年级下·云南西双版纳·期末)如图,在平面直角坐标系中,直线的解析式为,直线与交于点,与y轴交于点.
(1)求直线的解析式;
(2)点D在x轴上,求的最小值;
(3)在直线上是否存在一点P,使得,若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
41.(23-24八年级上·江苏扬州·阶段练习)如图,在平面直角坐标系中,正比例函数的图象为直线,已知两点、.
(1)在直线位于第一象限的部分找一点C,使得.用直尺和圆规作出点C(不写画法,保留作图痕迹);
(2)直接写出点C的坐标为_____.
(3)若点P在x轴上,当取最小值时,请求出点P的坐标.
42.(22-23八年级下·江苏盐城·阶段练习)“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”.这里包含了一个有趣的数学问题,通常称之为“将军饮马”.
【问题描述】
如图,在直线上找一点使得最小?
【问题解决】
作点关于直线的对称点,连接,则,所以,当三点共线的时候,,此时为最小值(两点之间线段最短)
【应用模型】
(1)如图,在中,,,点在边上,且,点为的中点,点为边上的动点,当点在上移动时,求使四边形周长最小的点的坐标?
(2)如图,在平面直角坐标系中,矩形的顶点在原点,点在坐标轴上,点的坐标为,为的中点,点为边上两个动点,且,要使四边形的周长最小,求点的坐标?
(3)如图,矩形中,,,点分别在矩形各边上,且,,求四边形周长的最小值?
【拓展延伸】
如图,已知正比例函数的图象与轴相交所成的锐角为,定点的坐标为,为轴上的一个动点,为函数的图象上的两个动点,则的最小值为____________.
期中重难突破练(测试时间:20分钟)
1.(2025八年级上·全国·专题练习)如图,在平面直角坐标系中,的顶点,的坐标分别为,是轴上方的一个动点.若的面积等于面积的,则当的值最小时,点的坐标为( )
A. B. C. D.
2.(24-25八年级下·辽宁丹东·期中)如图,等边中,于点,点,分别为,上的两个定点且,,在上有一动点使最短,则的最小值为( )
A. B. C. D.
3.(22-23八年级上·广东珠海·期末)已知,在内有一定点P,点M,N分别是,上的动点,若的周长最小值为3,则的长为( )
A. B.3 C. D.
4.(24-25八年级上·陕西西安·阶段练习)如图,在中,,点C在边上,且,点D为的中点,点P为边上的动点,当点P在上移动时,使四边形周长最小的点P的坐标为 .
5.(24-25八年级上·辽宁葫芦岛·期中)已知:如图,中,,,,点为边的中点,点为边上一点,连接、,则周长的最小值是 .
6.(19-20八年级下·广东汕头·期末)如图,直线与x轴,y轴分别交于A和B,点C、D分别为线段的中点,P为上一动点,当的值最小时,点P的坐标为 .
7.(21-22八年级上·福建莆田·期末)如图,在中,∠,,点C在直线上,,点P为上一动点,连接,.当的值最小时,的度数为 .
8.(23-24八年级上·河南周口·阶段练习)已知点P在内.
(1)如图①,点P关于射线的对称点分别是G、H,连接.
①若,则是什么特殊三角形?为什么?
②若,试判断与的数量关系,并说明理由;
(2)如图②,若, A、B分别是射线上的点,于点B,点P、Q分别为上的两个定点,且,,在上有一动点E,试求的最小值.
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