中考数学必会几何模型:将军饮马模型
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当两淀点A 、R 在克罐/何侧时,在亞线』上携一点几便|阳一户创最大°将军饮马”三种模型"将军饮马"问题主要利用构造对称图形解决求两条线段和差、三角形周长、四边形周长等一类最值问题,会与直线、角、三角形、四边形、圆、抛物线等图形结合,在近年的中考和竞赛中经常出现,而且大多以压轴题的形式出现。
晋两定点A.U 在点线F 异創时-在肖践f 上找一点Pt 使PA+PB 锻小*述接也交h 纱/于点P.点卩閒为所求作的点.肖两远点上B 在直雜I 同测时,在直刻上拥一点P,使PA+PB 最小'作庖U 芸于宜线F 的对称点V ■连楼AB'交直线于点P.点P 即为用求作的点"―二I \PA-P^\荊卩址大值洵丽。
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皓论PAPI1的颯小°PA-PB 的盘小值为AB'□冋-卿的最大值为上的动点,则户创的圮大值是多少?A ■B ■\A\PA-PB\的 1当两定点限廿在宜线/同删时,在直线丿上找--点片使f4-砂|最小“ 叫连接馭作■-朋的垂直平分钱交直线f 于点P ,点卩即沟所求作的点-最小值为叽模型实例例1一如图"止厅形的面积是1氛是等边三博形,点E 在止方刑ABCI )内“在对角纯蚯上有一点卩*则PD+FE 的艮小值为°^12.如圜已S11AABC 为辱展宜角匸角形…怔-氏=4”ZBCD 15".P 拘匚D热搜掃练I.如虱^AABC 中「ZACB-fJO 3,乃是就边的中点,II 是屈边b -动直+则LCIED 的最小悄是°])2・如图.点C的坐标为(3,y),当△ABC的周长最短时,求丿的值。
3.如图.正方形ABCD中,AB-7,M是DCI:的一点,且DM-3,N是AC上的一动点.求|DN-MN|的嚴小值与战大值.△PCD 周氏最小为点P 在ZAOB 的内部,在0B 上找点D,在0A 上找点C,使得△PCD 周长最小。
第1讲将军饮马模型➢知识点睛一、“将军饮马”问题主要利用构造对称图形解决两条线段和差、三角形周长、四边形周长等一类问题, 会与直线、角、三角形、四边形、圆、抛物线等图形结合, 在近年的中考和竞赛中经常出现, 而且大多以压轴题的形式出现。
二、定直线与两定点模型作法结论当两定点在直线异侧时, 在直线上找上点, 使最小.当两定点在直线同侧时, 在直线上找上点, 使最小.当两定点在直线同侧时, 在直线上找上点, 使最大.当两定点在直线异侧时, 在直线上找上点, 使最大.当两定点在直线同侧时, 在直线上找上点, 使最小.二、角到定点模型作法结论点在的内部, 在上找一点, 在上找一点,使得周长最小.点在的内部, 在上找一点, 在上找一点,使得最小.点在的内部, 在上找一点, 在上找一点,使得四边形周长最小.点在的外部, 在射线上找一点, 使与点到射线的距离和最小.点在的内部, 在射线上找一点, 使与点到射线的距离和最小.点分别在的边是, 在上找一点, 在上找一点,使得最小.三、两定点一定长模型作法结论如图在直线上找上两点(在左), 使最小,且.如图, , 之间的距离为, 在上分别找两点, 使, 且最小.如图, , ,之间的距离为, 之间的距离为, 在上分别找两点, 使, 在上分别找两点, 使且最小.如图, 在⊙上找一点, 在直线找一点,使得最小.➢精讲精练例1: 如图, 点P是∠AOB内任意一点, ∠AOB=30°, OP=8, 点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点,则△PMN周长的最小值.例2: 如图, 正方形ABCD 的边长是4, M 在DC 上, 且DM=1, N 是AC 边上的一动点, 则△DMN 周长的最小值.A .例3: 如图, 在Rt △ABO 中, ∠OBA=90°, A (4,4), 点C 在边AB 上, 且AC:CB=1:3, 点D 为OB 的中点, 点P 为边OA 上的动点, 当点P 在OA 上移动时, 使四边形PDBC 周长最小的点P 的坐标为 B. ,C .,D .第3题图 第4题图 第5题图例4: 如图, 在△ABC 中, AC=BC, ∠ACB=90°, 点D 在BC 上, BD=3, DC=1, 点P 是AB 上的动点, 则PC+PD 的最小值为 A. 4 B. 5 C. 6 D. 7例5:如图, 在等边△ABC 中, AB=6, N 为AB 上一点且BN=2AN, BC 的高线AD 交BC 于点D, M 是AD 上的动点, 连结BM, MN, 则BM+MN 的最小值是___________.A BCDMN例6: 如图, 在Rt △ABD 中, AB=6, ∠BAD=30°, ∠D=90°, N 为AB 上一点且BN=2AN, M 是AD 上的动点, 连结BM, MN, 则BM+MN 的最小值.例7: 如图, 在Rt △ABC 中, ∠ACB=90°, AC=6. AB=12, AD 平分∠CAB, 点F 是AC 的中点, 点E 是AD 上的动点, 则CE+EF 的最小值为 A. 3 B. 4 C.D.第7题图 第8题图 第9题图A .例8: 如图, 在锐角三角形ABC 中, BC=4, ∠ABC=60°, BD 平分∠ABC, 交AC 于点D, M 、N 分别是BD, BC 上的动点, 则CM+MN 的最小值是B. 2C.D. 4例9: 如图, 在菱形ABCD 中, AC=, BD=6, E 是BC 的中点, P 、M 分别是AC.AB 上的动点, 连接PE 、PM, 则PE+PM 的最小值是A. 6B.C.D. 4.5E AFCDBNM DCBAEPDCBAMA .例10: 如图, 矩形ABOC 的顶点A 的坐标为(-4,5), D 是OB 的中点, E 是OC 上的一点, 当△ADE 的周长最小时, 点E 的坐标是B. C. D.第10题图 第11题图 第12题图例11: 如图, 在矩形ABCD 中, AB=6, AD=3, 动点P 满足, 则点P 到A.B 两点距离之和PA+PB 的最小值为A. B. C. D.例12: 如图, 矩形ABCD 中, AB=10, BC=5, 点E 、F 、G 、H 分别在矩形ABCD 各边上, 且AE=CG, BF=DH, 则四边形EFGH 周长的最小值为A. B. C. D.例13: 如图, ∠AOB=60°, 点P 是∠AOB 内的定点且OP=, 若点M 、N 分别是射线OA.OB 上异于点O 的动点, 则△PMN 周长的最小值是A. B. C. 6 D. 3第13题图 第14题图CBH FGEDCB AABMOPN例14: 如图, ∠AOB 的边OB 与x 轴正半轴重合, 点P 是OA 上的一动点, 点N (3,0)是OB 上的一定点, 点M 是ON 的中点, ∠AOB=30°, 要使PM+PN 最小, 则点P 的坐标为 .例15:如图, 已知正比例函数y=kx (k>0)的图像与x 轴相交所成的锐角为70°, 定点A 的坐标为(0, 4), P 为y 轴上的一个动点, M 、N 为函数y=kx (k>0)的图像上的两个动点, 则AM+MP+PN 的最小值为___________.第15题图例16: 如图, 在平面直角坐标系中, 矩形ABCD 的顶点B 在原点, 点A.C 在坐标轴上, 点D 的坐标为(6, 4), E 为CD 的中点, 点P 、Q 为BC 边上两个动点, 且PQ=2, 要使四边形APQE 的周长最小, 则点P 的坐示应为______________.例17:如图, 矩形ABCD 中, AD=2, AB=4, AC 为对角线, E 、F 分别为边AB 、CD 上的动点, 且EF ⊥AC 于点M,连接AF 、CE, 求AF+CE 的最小值.x例18: 如图, 正方形ABCD的面积是12, △ABE是等边三角形, 点E在正方形ABCD内, 在对角线AC上有一点P, 求PD+PE的最小值。
将军饮马模型一、背景知识:【传说】早在古罗马时代,传说亚历山大城有一位精通数学和物理的学者,名叫海伦.一天,一位罗马将军专程去拜访他,向他请教一个百思不得其解的问题.将军每天从军营A出发,先到河边饮马,然后再去河岸同侧的军营B开会,应该怎样走才能使路程最短?这个问题的答案并不难,据说海伦略加思索就解决了它.从此以后,这个被称为“将军饮马”的问题便流传至今.【问题原型】将军饮马造桥选址费马点【涉及知识】两点之间线段最短,垂线段最短;三角形两边三边关系;轴对称;平移;【解题思路】找对称点,实现折转直二、将军饮马问题常见模型1.两定一动型:两定点到一动点的距离和最小例1:在定直线l上找一个动点P,使动点P到两个定点A与B的距离之和最小,即PA+PB 最小.作法:连接AB,与直线l的交点Q,Q即为所要寻找的点,即当动点P跑到了点Q处,PA+PB最小,且最小值等于AB.原理:两点之间线段最短。
证明:连接AB,与直线l的交点Q,P为直线l上任意一点,在⊿PAB中,由三角形三边关系可知:AP+PB≧AB(当且仅当PQ重合时取﹦)例2:在定直线l上找一个动点P,使动点P到两个定点A与B的距离之和最小,即PA+PB的和最小.关键:找对称点作法:作定点B关于定直线l的对称点C,连接AC,与直线l的交点Q即为所要寻找的点,即当动点P跑到了点Q处,PA+PB和最小,且最小值等于AC.原理:两点之间,线段最短证明:连接AC,与直线l的交点Q,P为直线l上任意一点,在⊿PAC中,由三角形三边关系可知:AP+PC≧AC(当且仅当PQ重合时取﹦)2.两动一定型例3:在∠MON的内部有一点A,在OM上找一点B,在ON上找一点C,使得△BAC周长最短.作法:作点A关于OM的对称点A’,作点A关于ON的对称点A’’,连接A’ A’’,与OM 交于点B,与ON交于点C,连接AB,AC,△ABC即为所求.原理:两点之间,线段最短例4:在∠MON的内部有点A和点B,在OM上找一点C,在ON上找一点D,使得四边形ABCD周长最短.作法:作点A关于OM的对称点A’,作点B关于ON的对称点B’,连接A’ B’,与OM交于点C,与ON交于点D,连接AC,BD,AB,四边形ABCD即为所求.原理:两点之间,线段最短3.两定两动型最值例5:已知A、B是两个定点,在定直线l上找两个动点M与N,且MN长度等于定长d(动点M位于动点N左侧),使AM+MN+NB的值最小.提示:存在定长的动点问题一定要考虑平移作法一:将点A向右平移长度d得到点A’,作A’关于直线l的对称点A’’,连接A’’B,交直线l于点N,将点N向左平移长度d,得到点M。
将军饮马模型讲解【模型1】如图,定点A,B分布在定直线l的两侧,在直线l上找一点P,使得PA+PB的值最小.【作法】如图,连接AB,与直线l的交点即为所求点P.【模型2】如图,定点A,B分布在定直线的同侧,在直线l上找一点P,使得PA+PB的值最小.【作法】如图,作点B关于直线l的对称点B',连接AB',与直线l的交点即为所求点P.【模型3】如图,点P为角内一点,在射线l1,l2上分别找点M,N,使得△PMN的周长最小.【作法】如图,分别作点P关于两直线l1,l2的对称点P'和P",连接P' P",与两射线的交点即为所求点M,N.【模型4】如图,P,Q为角内的两个定点,在射线l1,l2上分别找点M,N,使得四边形PQMN的周长最小.【作法】如图,分别作点Q,P关于直线l1,l2的对称点Q'和P',连接Q'P',与两射线的交点即为所求点M,N.【模型5】如图,直线m∥n,A,B分别为m上方和n下方的定点(直线AB不与m垂直),在m,n上分别求点M,N,使得MN⊥m,且AM+MN+BN的值最小.【作法】如图,将点A向下平移,使AA'=MN,连接A'B,交n于点N,过点N作MN⊥m于点M,则点M和点N即为所求.【模型6】如图,定点A,B分布在直线l的同侧,长度为a(a为定值)的线段MN在l上移动(点M在点N的左边),在直线l上求两点M,N(点M在左),使得MN=a,并使得AM+MN+NB的值最小.【作法】如图,将点A向右平移a个单位长度得到点A',作点A'关于l的对称点A",连接A"B,交直线l于点N,将点N向左平移a个单位长度得到点M,则点M和点N即为所求.典型例题典例1如图,∠AOB=30",OC为∠AOB内部的一条射线,P为射线OC上一点,OP=4,点M,N分别为OA,OB边上的动点,则△PMN周).长的最小值为( ).A.2B.4C.8D.4√3典例2如图,BD平分∠ABC,E,F分别为线段BC,BD上的动点,AB=8,△ABC的面积为20,求EF+CF的最小值.典例3四边形ABCD中,∠BAD=130°,∠B=∠D=90°,在BC,CD上分别找一点M,N,使△AMN的周长最小,则∠AMN+∠ANM的度数为( ).A.80°B.90°C.100°D.130°初露锋芒1.如图,直线L是一条河,P,Q是两个村庄.欲在L上的某处修建一个水泵站,向P,Q两地供水,现有如下四种铺设方案,图中实线表示铺设的管道,则所需管道最短的是( ).2.如图,在等腰△ABC 中,AB=AC ,D,E 分别是BC ,AC 的中点,点P 是线段AD 上的一个动点.当△PCE 的周长最小时,点P 的位置是( ).A.AD 与BE 的交点处B.AD 的中点处C.A 点处D.D 点处3.如图,∠AOB=60°,点P 是∠AOB 内的定点,且OP= √3,点M ,N 分别是射线OA ,OB 上异于点O 的动点,则△PMN 周长的最小值是( ).A.3√62B. 3√32C.6D.34. 如图所示,在边长为2的正三角形ABC 中,E 、F 、G 分别为AB 、AC 、BC 的中点,点P 线段EF 上一个动点,连接BP 、GP ,则△BPG 周长的最小值是________.感受中考1.(2016江苏苏州中考真题)矩形OABC 在平面直角坐标系中的位置如图所示,点B 的坐标为(3,4),D 是OA 的中点,点E 在AB 上,当△CDE 的周长最小时,点E 的坐标为( ).A.(3,1)B.(3,43) c.(3,53) D.(3,2)2.(2020贵州毕节中考模拟)如图,正方形ABCD 的边长为4,点E 是AB 的中点,点P 是边BC 上的动点,点Q 是对角线AC 上的动点(包括端点A ,C ),则EP+PQ 的最小值是__________.参考答案典例1【答案】B【解析】如图,作点P关于OA的对称点P1,作点P关于OB的对称点P2,连接P1 P2,与OA的交点为点M,与OB的交点为点N,则PM=P1M,PN=P2N.此时,△PMN的周长最小,为PM+MN+PN=P1M +MN+P2N=P1P2.连接OP1,OP2,则OP1=OP2=OP=4.又∵∠P1OP2=2∠AOB=60°,∴△OP1P2是等边三角形,∴P1P2=OP1=4.∴△PMN周长的最小值是4.故选B.典例2【答案】5【解析】如图,作E关于BD对称交于点E',则EF= E'F∴EF+CF= E'F+ CF∴当C E'⊥AB时,EF+CF最小.∵S△ABC= 12×AB×C E'=12×8×C E' =20C E'=5∴EF+CF的最小值为5.典例3【答案】C【解析】如图,延长线段AB到点A'使得BA'=AB,延长线段AD到点A"使得DA"=AD,连接A'A",与BC.CD分别交于点M,N,此时△AMN的周长最小.∴点A,A'关于直线BC对称,点A,A"关于直线CD对称.∵BA=BA',MB⊥AB. ∴MA=MA'.同理,NA=NA",∴∠A'=∠MAB,∠A"=∠NAD.∵∠AMN=∠A'+∠MAB=2∠A', ∠ANM=∠A"+∠NAD=2∠A",∴∠AMN+∠ANM=2(∠A'+∠A").又∵∠BAD=130°, ∴∠A'+∠A"=180°-∠BAD=50°,∴∠AMN+∠ANM=100°.故选C.初露锋芒1. 【答案】D .【解析】根据两点之间,线段最短,作点P 关于直线L 的对称点P ',连接QP '交直线L 于点M 即可.故选D.2. 【答案】A【解析】∵EC 的长度固定,∴△PCE 的周长大小与PE+PC 的值有关, ∴当PE+PC 的值最小时,△PCE 的周长最小. 连接BE ,交AD 于点P ',如图,此时BP '+P 'E 的值最小,即BP+PE 的值最小. ∵点C 关于直线AD 的对称点为点B. ∴此时PE+PC 的值最小,∴当点P 在BE 与AD 的交点处时,△PCE 的周长最小. 故选A.3. 【答案】D.【解析】如图,分别作点P 关于射线OA. OB 的对称点C ,D ,连接CD 分别交OA ,OB 于点M ,N ,连接OC ,OD , 则MP=MC ,NP=ND ,OC=OD=OP=√3, ∠BOP=∠BOD.∠AOP=∠AOC,∴PN+PM+MN=ND+MC+MN=DC.∠COD=∠BOP +∠BOD+∠AOP+∠AOC=2∠AOB=120°,∴∠OCD=∠ODC=30°.作OH ⊥CD 于点H ,则CH=DH.∵∠OCH=30°. ∴OH= 12 0C= √32, ∴CH=√3OH= 32,∴CD=2CH=3, 即△PAMN 周长的最小值是3.故选D.4. 【答案】3.【解析】要使△PBG 的周长最小,而BG=1一定,只要使BP+PG 最短即可,如图:连接AG 交EF 于M ,因为等边△ABC ,E 、F 、G 分别为AB 、AC 、BC 的中点,所以AG ⊥BC,EF ∥BC,则AG ⊥EF ,AM=MG,A 、G 关于EF 对称,即当P 和E 重合时,此时BP+PG 最小,即△PBG 的周长最小,AP =PG ,BP=BE ,最小值是:PB+ PG+ BG= AE+BE+ BG=AB+BG=2+1=3感受中考1.【答案】B【解析】如图,作点D 关于直线AB 的对称点H ,连接CH 交AB 于点E ,此时△CDE 的周长最小.∵B(3,4),四边形OABC 是矩形,∴A(3,0),C(0,4).∵D 是OA 的中点,∴D( 32,0),H( 92,0). 设直线CH 的解析式为y=kx + b ,把C(0,4).H( 92,0)代人y= kx + b , 得{4=b 0= 92k + b 解得{k =−89b =4 ∴直线CH 的解析式为y=−89x+4, 当x=3时;y= 43, ∴点E 的坐标为(3,43). 故选B.2. 【答案】3√2【解析】如图,作点B关于BC的对称点E',作E'Q'⊥AC于点Q',交BC于点P.∴PE=PE'.∴PQ+PE=PE'+PQ.分析知,当Q与Q'重合时,PE+PQ的值最小(垂线段最短),∵四边形ABCD是正方形,∴∠E'AQ'=45°.∵AE'=6,∴E'Q'=3√2∴PE+PQ的最小值为3√。
专题09 最值模型---将军饮马最值问题在中考数学常以压轴题的形式考查,将军饮马问题是由轴对称衍生而来,同时还需掌握平移型将军饮马,主要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,中考说明中曾多处涉及。
本专题就最值模型中的将军饮马问题进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
在解决几何最值问题主要依据是:①两点之间,线段最短;②垂线段最短,涉及的基本方法还有:利用轴对称变换化归到“三角形两边之和大于第三边”、“三角形两边之差小于第三边”等。
模型1.求两条线段和的最小值(将军饮马模型)【模型解读】在一条直线m 上,求一点P ,使PA +PB 最小;(1)点A 、B 在直线m 两侧: (2)点A 、B 在直线同侧:【最值原理】两点之间线段最短。
上图中A’是A 关于直线m 的对称点。
例1.(2022·湖南娄底·中考真题)菱形ABCD 的边长为2,45ABC ∠=︒,点P 、Q 分别是BC 、BD 上的动点,CQ PQ +的最小值为______.【分析】过点C 作CE ⊥AB 于E ,交BD 于G ,根据轴对称确定最短路线问题以及垂线段最短可知CE 为FG +CG 的最小值,当P 与点F 重合,Q 与G 重合时,PQ +QC 最小,在直角三角形BEC 中,勾股定理即可求解.m A Bm m A Bm【详解】解:如图,过点C 作CE ⊥AB 于E ,交BD 于G ,根据轴对称确定最短路线问题以及垂线段最短可知CE 为FG +CG 的最小值,当P 与点F 重合,Q 与G 重合时,PQ +QC 最小,菱形ABCD 的边长为2,45ABC ∠=︒,Rt BEC ∴中,EC ==∴PQ +QC 【点睛】本题考查了菱形的性质,勾股定理,轴对称的性质,掌握轴对称的性质求线段和的最小值是解题的关键.例2.(2022·四川眉山·中考真题)如图,点P 为矩形ABCD 的对角线AC 上一动点,点E 为BC的中点,连接PE ,PB ,若4AB =,BC =PE PB +的最小值为________.【答案】6【分析】作点B 关于AC 的对称点B ',交AC 于点F ,连接B E '交AC 于点P ,则PE PB +的最小值为B E '的长度;然后求出B B '和BE 的长度,再利用勾股定理即可求出答案.【详解】解:如图,作点B 关于AC 的对称点B ',交AC 于点F ,连接B E '交AC 于点P ,则PE PB +的最小值为B E '的长度;⊥AC 是矩形的对角线,⊥AB =CD =4,⊥ABC =90°,在直角⊥ABC 中,4AB =,BC =⊥tanAB ACB BC ∠==,⊥30ACB ∠=︒,由对称的性质,得2B B BF '=,B B AC '⊥,⊥12BF BC ==⊥2B B BF '==⊥BE EF ==60CBF ∠=︒,⊥⊥BEF 是等边三角形,⊥BE BF B F '==,⊥BEB '∆是直角三角形,⊥6B E ',⊥PE PB +的最小值为6;故答案为:6.【点睛】本题考查了矩形的性质,勾股定理,等边三角形的判定和性质,直角三角形的性质,特殊角的三角函数值,解题的关键是熟练掌握所学的知识,正确的找到点P 使得PE PB +有最小值.例3.(2022·贵州铜仁·中考真题)如图,在边长为2的正方形ABCD 中,点E 为AD 的中点,将△CDE 沿CE 翻折得△CME ,点M 落在四边形ABCE 内.点N 为线段CE 上的动点,过点N 作NP //EM 交MC 于点P ,则MN +NP 的最小值为________.【答案】85【分析】过点M 作MF ⊥CD 于F ,推出MN +NP 的最小值为MF 的长,证明四边形DEMG 为菱形,利用相似三角形的判定和性质求解即可.【详解】解:作点P 关于CE 的对称点P ′,由折叠的性质知CE 是⊥DCM 的平分线,⊥点P ′在CD 上,过点M 作MF ⊥CD 于F ,交CE 于点G ,⊥MN +NP =MN +NP ′≤MF ,⊥MN +NP 的最小值为MF 的长,连接DG ,DM ,由折叠的性质知CE 为线段 DM 的垂直平分线,⊥AD =CD =2,DE =1,⊥CE⊥12CE ×DO =12CD ×DE , ⊥DO ⊥EO ⊥MF ⊥CD ,⊥EDC =90°,⊥DE ⊥MF ,⊥⊥EDO =⊥GMO ,⊥CE 为线段DM 的垂直平分线,⊥DO =OM ,⊥DOE =⊥MOG =90°,⊥⊥DOE ⊥⊥MOG ,⊥DE =GM ,⊥四边形DEMG 为平行四边形,⊥⊥MOG =90°,⊥四边形DEMG 为菱形,⊥EG =2OE GM = DE =1,⊥CG , ⊥DE ⊥MF ,即DE ⊥GF ,⊥⊥CFG ⊥⊥CDE ,⊥FG CG DE CE =,即1FG = ⊥FG =35,⊥MF =1+35=85, ⊥MN +NP 的最小值为85.故答案为:85. 【点睛】此题主要考查轴对称在解决线段和最小的问题,熟悉对称点的运用和画法,知道何时线段和最小,会运用勾股定理和相似三角形的判定和性质求线段长度是解题的关键. 例4.(2022·江苏南京·模拟预测)【模型介绍】古希腊有一个著名的“将军饮马问题”,大致内容如下:古希腊一位将军,每天都要巡查河岸同侧的两个军营,A B .他总是先去A 营,再到河边饮马,之后,再巡查B 营.如图①,他时常想,怎么走才能使每天走的路程之和最短呢?大数学家海伦曾用轴对称的方法巧妙地解决了这个问题.如图②,作点B 关于直线l 的对称点B ',连结AB '与直线l 交于点P ,连接PB ,则AP BP +的和最小.请你在下列的阅读、理解、应用的过程中,完成解答.理由:如图③,在直线l 上另取任一点P ',连结'AP ,BP ',B P '',⊥直线l 是点B ,B '的对称轴,点P ,P '在l 上,(1)⊥PB =__________,P B '=_________,⊥AP PB AP PB '+=+=____________.在AP B ''∆中,⊥AB AP P B ''''<+,⊥AP PB AP P B '''+<+,即AP BP +最小.【归纳总结】在解决上述问题的过程中,我们利用轴对称变换,把点,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”,即转化为“三角形两边之和大于第三边”的问题加以解决(其中点P 为AB '与l 的交点,即A ,P ,B '三点共线).由此,可拓展为“求定直线上一动点与直线同侧两定点的距离和的最小值”问题的数学模型.【模型应用】(2)如图④,正方形ABCD 的边长为4,E 为AB 的中点,F 是AC 上一动点.求EF FB +的最小值.解析:解决这个问题,可借助上面的模型,由正方形对称性可知,点B 与D 关于直线AC 对称,连结DE 交AC 于点F ,则EF FB +的最小值就是线段ED 的长度,则EF FB +的最小值是__________.(3)如图⑤,圆柱形玻璃杯,高为14cm ,底面周长为16cm ,在杯内离杯底3cm 的点C 处有一滴蜂蜜,此时一只蚂蚁正好在外壁,离杯上沿4cm 与蜂蜜相对的点A 处,则蚂蚁到达蜂的最短路程为_____cm .(4)如图⑥,在边长为2的菱形ABCD 中,60ABC ∠=︒,将ABD ∆沿射线BD 的方向平移,得到A B D '''∆,分别连接A C ',A D ',B C ',则A C B C ''+的最小值为____________.(4)⊥在边长为2的菱形ABCD 中,60ABC ∠=︒,将ABD ∆沿射线BD 的方向平移,得到模型2.平移型将军饮马(将军过桥模型)【模型解读】已知,如图1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?考虑MN 长度恒定,只要求AM +NB 最小值即可.问题在于AM 、NB 彼此分离,所以首先通过平移,使AM 与NB 连在一起,将AM 向下平移使得M 、N 重合,此时A 点落在A ’位置(图2 ).问题化为求A ’N +NB 最小值,显然,当共线时,值最小,并得出桥应建的位置(图3).图1 图2 图3【最值原理】两点之间线段最短。
中考数学:'将军饮马'所有模型及变式——终极篇以微课堂初中精品微课,数学奥林匹克国家一级教练执教。
一、模型展现(1)直线型模型1:在直线l上求作点P,使PA+PB最小.原理:两点之间,线段最短.PA+PB最小值即为AB长.模型2:在直线l上求作点P,使PA+PB最小.原理:和最小,同侧转异侧.两点之间,线段最短.模型3:在直线l上求作点P,使|PA-PB|最大.原理:两边之差小于第三边,|PA-PB|最大值即为AB长.模型4:在直线l上求作点P,使|PA-PB|最大.原理:差最大,异侧转同侧.两边之差小于第三边.变式:在直线l上求作点P,使l平分∠APB,与此作法相同.模型5:在直线l上求作点P,使|PA-PB|最小.原理:|PA-PB|最小为0,中垂线上的点到线段两端的距离相等.(2)角型模型6:在OA,OB上求作点M,N,使△PMN周长最小.原理:作两次对称,两点之间,线段最短.模型7:在OA,OB上求作点M,N,使四边形PQMN周长最小.原理:P,Q分别作对称,两点之间,线段最短.模型8:在OA,OB上求作点M,N,(1)使PM+MN最小.(2)使PN+MN最小.原理:先连哪个点,就先做关于那个点所在射线的对称点.垂线段最短.模型9:P,Q为OA,OB的定点,在OA,OB上求作点M,N,使PN+NM +MQ最小.原理:两点之间,线段最短,PN+NM+MQ最小值即为P’Q’的长.(3)平移型模型10:在直线l上求作点M,N,使MN=a,且AM+MN+NB最小.原理:将l上的MN转化到B’B.(问题情境:将军从军营A出发,去河边l饮马,饮马完在河边牵马散步a米,回军营B.可以转化为饮完马,直接去军营B,在到达之前散步.)模型11(造桥选址):直线l1∥l2,在l1上求作点M,在l2上求作点N,使MN⊥l1,且AM+MN +NB最小.原理:将MN转化为AA’.(可以理解为在A处先走过桥的路,再直达点B.)二、典型例题例1:(模型2)从点A(0,2)发出的一束光线,经x轴反射,过点B(4,3),求从点A到点B所经过的路径长.解析:例2:(模型4)已知点A(1,3)、B(3,-1),点M在x轴上,当AM-BM最大时,点M的坐标为______解析:例3:(模型10)如图,当四边形PABN的周长最小时,a=______解析:例4:(模型11)解析:例5:(结合勾股)如图,在等边△ABC中,AB=6,N为AB上一点,且AN=2,∠BAC的平分线交BC于点D,M是AD上的动点,连结BM、MN,则BM+MN的最小值是_____解析:小结:所有类型已归纳完,更多内容,详见八上11讲期中专题一将军饮马类题型全覆盖暑假特辑10《轴对称》之“将军饮马”(上)暑假特辑11《轴对称》之“将军饮马”(下)本讲思考题:已知点A(-3,-4)和B(-2,1).(1)试在y轴上求一点P,使PA+PB的值最小(2)试在y轴上求一点P,使|QA-QB|的值最大(3)若C(0,m),D(0,m-2),当m为何值时,四边形ABCD的周长最小.答案:(1) P (0,-1)(2) Q (0,11)(3) m = -0.2End欢迎收看《以微课堂》微课,欢迎收看《以微课堂》微课,作者简介:四星级重点中学高级教师、数学名师。
将军饮马问题模型的概述:唐朝诗人李颀的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河.”诗中隐含着一个有趣的数学问题:将军在观望烽火之后从山脚下的A点出发,走到河边让战马饮水后再到B 点宿营。
问如何行走才能使总的路程最短。
模型一(两点在河的异侧):将军在观望烽火之后从山脚下的A点出发,走到河边让战马饮水后再到B 点宿营,将在何处渡河使行走距离最短并求最短距离。
方法:如右图,连接AB,与线段L交于点M,在M处渡河距离最短,最短距离为线段AB的长。
模型二(两点在河的同侧):将军在观望烽火之后从山脚下的A点出发,需先走到河边让战马饮水后再到B点宿营,将在何处渡河使行走距离最短并求最短距离。
方法:如右图,作点B关于直线L的对称点B',连接AB',与直线L的交点即为所求的渡河点,最短距离为线段AB'的长。
模型三:如图,将军同部队行驶至P处,准备在此驻扎,但有哨兵发现前方为两河AB、BC的交汇处,为防止敌军在对岸埋伏需派侦察兵到河边观察,再返回P处向将军汇报情况,问侦察兵在AB、BC何处侦查才能最快完成任务并求最短距离。
数学描述:如图在直线AB、BC上分别找点M、N,使得∆PMN周长最小。
方法:如右图,分别作点P关于直线AB、BC的对称点P'、P'',连接P'P'',与两直线的交点即为所求点M、N,最短距离为线段P'P''的长。
模型四如图,深夜为防止敌军在对岸埋伏,将军又派一队侦察兵到河边观察,并叮嘱观察之后先去存粮位置点Q处查看再返回P处向将军汇报情况,问侦察在AB、BC何处侦查才能最快完成任务并求最短距离。
数学描述:如图在直线AB、BC上分别找点M、N,使得四边形PQNM周长最小。
方法:如右图,分别作点P、点Q关于直线AB、BC的对称点P'、Q',连接P'Q',与两直线的交点即为所求点M、N,最短距离为线段(PQ+P'Q')的长。
专题24最值模型之将军饮马模型“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,这是唐代诗人李颀《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”。
将军饮马问题从本质上来看是由轴对称衍生而来,同时还需掌握平移型将军饮马,主要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,本专题就将军饮马问题进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
在解决将军饮马模型主要依据是:两点之间,线段最短;垂线段最短;涉及的基本方法有:利用轴对称变换化归到“三角形两边之和大于第三边”、“三角形两边之差小于第三边”等。
模型1.求两条线段和的最小值(将军饮马模型)【模型解读】在一条直线m上,求一点P,使PA+PB最小;(1)点A、B在直线m两侧:(2)点A、B在直线同侧:m ABmmABm【最值原理】两点之间线段最短。
上图中A’是A关于直线m的对称点。
例2.(2023·广东广州·校考一模)如图,在E、F分别为BC、BD上的动点,则例4.(2022·内蒙古赤峰点 30A ,,点E 是CD A .23B .3例.(山东济宁九年级校考期末)如图,例7.(2023·湖北黄冈·统考模拟预测)如图,点B C,则AE DE135例8.(2023·山东枣庄·统考中考真题)如图,抛物线另一点B,点M是抛物线的顶点,直线AM与轴交于点(1)求该抛物线的表达式;(2)若点H是x轴上一动点,分别连接模型2.求多条线段和(周长)最小值【模型解读】在直线m 、n 上分别找两点P 、Q ,使PA +PQ +QB 最小。
(1)两个点都在直线外侧:(2)一个点在内侧,一个点在外侧:nnnmn(3)两个点都在内侧:nmBn(4)台球两次碰壁模型1)已知点A 、B 位于直线m ,n 的内侧,在直线n 、m 分别上求点D 、E 点,使得围成的四边形ADEB 周长最短.2)已知点A 位于直线m ,n 的内侧,在直线m 、n 分别上求点P、Q 点PA +PQ +QA 周长最短.【最值原理】两点之间线段最短。
专题二 “将军饮马”模型解决最值问题【实战精例1】(2019•广西)如图,AB 为O 的直径,BC 、CD 是O 的切线,切点分别为点B 、D ,点E 为线段OB 上的一个动点,连接OD ,CE ,DE ,已知AB =2BC =,当CE DE +的值最小时,则CEDE的值为( )A .910B .23C D 【实战精例2】 (滨州·中考真题)如图,等边ABC ∆的边长为6,AD 是BC 边上的中线,M 是AD 上的动点,E 是AC 边上一点,若2AE =,EM CM +的最小值为 .一、“将军饮马”模型问题:如图,在定直线l上找一动点P,使点P到两定点A和B的距离之和最小,即PA+PB 最小。
【简析1】如图,作出定点B关于定直线l的对称点C,连接AC与定直线l的交点Q即为所要寻找的点,且最小值等于AC。
类型一:“两定一动“--和最小【经典剖析1】(2021秋•官渡区期末)如图,已知点D、E分别是等边三角形ABC中+的最小值为()AD=,点F是线段AD上的动点,则BF EFBC、AB边的中点,6A.3 B.6 C.9 D.12【经典剖析2】如图,直线8=+分别与x轴、y轴交于点A和点B,点C,D分别y x为线段AB,OB的中点,点P为OA上一动点,当PC PD+值最小时,点P的坐标为()A.(4,0)−−D.(1,0)−C.(2,0)−B.(3,0)【经典剖析3】 已知(1,1)A −、(2,3)B 两点,在y 轴上存在点P 使得AP BP +的值最小,则点P 的坐标为( ) A .1(0,)4B .1(0,)3C .1(0,)4−D .1(0,)3−【经典剖析4】如图,边长为a 的等边ABC ∆中,BF 是AC 上中线且BF b =,点D 在BF上,连接AD ,在AD 的右侧作等边ADE ∆,连接EF ,则AEF ∆周长的最小值是( )A .1223a b +B .12a b +C .12a b +D .32a类型二:两定一动“--差最大--定点同侧类型三:“两定一动“--差最大【经典剖析1】(2019秋•龙口市期末)如图,已知点(0,1)B−,点P为x轴上一A,(2,3)点,当||−最大值时,点P的坐标为.PB PA类型四:“两动一定“--最短距离【经典剖析1】如图,四边形ABCD中,130∠=∠=°,在BC,CD上B DBAD∠=°,90分别找一点M,N,使AMN∠+∠的度数为()∆的周长最小时,则ANM AMNA.80°B.90°C.100°D.130°【经典剖析2】如图,30=,点E,F分别是BA,∠=°,点D是它内部一点,BD mABC∆周长的最小值为()BC上的两个动点,则DEFA.0.5m B.m C.1.5m D.2m类型五:“两动两定“--最短距离【经典剖析1】(2021春•江岸区校级月考)如图所示,50AOB ∠=°,30BOC ∠=°,12OM =,4ON =.点P 、Q 分别是OA 、OB 上动点,则MQ PQ NP ++的最小值是 .类型六:“两定点一定长①”【类型七】“两定点一定长②”【经典剖析1】如图,在矩形ABCD 中,4AB = ,7BC= ,E 为CD 的中点,若P Q 、为BC 边上的两个动点,且2PQ =,若想使得四边形APQE 的周长最小,则BP 的长度应为__________.问题作法图形原理在直线l 上求两点M,N (M 在N 左侧),使MN=a ,使AM+MN+NB 最短将A 向右移a 个单位到A’,作A ’关于l 对称点A’’,连接A’’B 与交点即为N ,左移a 个单位,即为M 。
特殊的平行四边形中的最值模型之将军饮马、遛马、造桥模型“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,这是唐代诗人李颀《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”。
将军饮马问题从本质上来看是由轴对称衍生而来,同时还需掌握平移型将军饮马(即将军遛马、造桥或过桥),主要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,本专题就特殊的平行四边形背景下的将军饮马问题进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
模型1.将军饮马模型(双线段和的最小值)模型2.将军饮马模型(双线段差的最大值)模型3.将军饮马(多线段和的最值模型)模型4.将军遛马、造桥(过桥)模型模型1.将军饮马模型(双线段和的最小值)条件:A,B为定点,m为定直线,P为直线m上的一个动点,求AP+BP的最小值。
模型(1)点A、B在直线m两侧:模型(2)点A、B在直线同侧:模型(1)点A、B在直线m两侧:模型(2)点A、B在直线同侧:图(1)图(2)模型(1):如图(1),连结AB ,根据两点之间线段最短,AP +BP 的最小值即为:线段AB 的长度。
模型(2):如图(2),作点A 关于定直线m 的对称点A ',连结A 'B ,根据对称得到:P A =P A ',故AP +BP =A 'P +BP ,再利用“两点之间线段最短”,得到AP +BP 的最小值即为:线段A 'B 的长度。
1.(2024·四川广安·中考真题)如图,在▱ABCD 中,AB =4,AD =5,∠ABC =30°,点M 为直线BC 上一动点,则MA +MD 的最小值为.【答案】41【分析】如图,作A 关于直线BC 的对称点A ,连接A D 交BC 于M ,则AH =A H ,AH ⊥BC ,AM =A M ,当M ,M 重合时,MA +MD 最小,最小值为A D ,再进一步结合勾股定理求解即可.【详解】解:如图,作A 关于直线BC 的对称点A ,连接A D 交BC 于M ,则AH =A H ,AH ⊥BC ,AM =A M ,∴当M ,M 重合时,MA +MD 最小,最小值为A D ,∵AB =4,∠ABC =30°,在▱ABCD 中,∴AH =12AB =2,AD ∥BC ,∴AA =2AH =4,AA ⊥AD ,∵AD =5,∴A D =42+52=41,故答案为:41【点睛】此题考查了平行四边形的性质,勾股定理,轴对称的性质,求最小值问题,正确理解各性质及掌握各知识点是解题的关键.2.(23-24八年级下·广东广州·期中)如图,在矩形ABCD 中,AB =5,AD =3,点P 满足S △P AB =13S 矩形ABCD,则点P 到A ,B 两点距离之和P A +PB 的最小值为()A.29B.34C.52D.41【答案】D【分析】首先由S△P AB=13S矩形ABCD,得出动点在与平行且与的距离是2的直线上,作点A关于直线l的对称点E,连结AE,BE,则BE的长就是所求的最短距离,然后勾股定理求得BE的长,即得答案.【详解】设AB边上的高是h,∵S△P AB=13S矩形ABCD,∴12AB⋅h=13AB⋅AD,∴h=23AD=2,∴动点P在与AB平行且与AB的距离是2的直线l上,如图,作点A关于直线l的对称点E,连结AE,BE,则BE的长就是所求的最短距离,在Rt△ABE中,∵AB=5,AE=2+2=4,∴BE=AB2+AE2=52+42=41,即P A+PB的最小值为41.故选D.【点睛】本题考查了最短路线问题,轴对称的性质,矩形的性质,勾股定理,两点之间线段最短的性质,作点A 关于直线l的对称点E,并得到BE的长就是所求的最短距离是解题的关键.3.(23-24八年级下·重庆沙坪坝·期中)如图,菱形ABCD的周长为8,∠DAC=30°,E是AB的中点,P是对角线AC上的一个动点,则PE+PB的最小值是.【答案】3【分析】此题考查轴对称确定最短路线问题,菱形的性质,等边三角形的判定与性质。
中考专题系列之最值——将军饮马一、什么是将军饮马?【问题引入】“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,这是唐代诗人李颀《古从军行》里的一句诗。
而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”。
【问题描述】如图,将军在图中点A处,现在他要带马去河边喝水,之后返回军营,问:将军怎么走能使得路程最短?A B将军军营河【问题简化】如图,在直线上找一点P使得P A+PB最小?【问题分析】这个问题的难点在于P A+PB是一段折线段,通过观察图形很难得出结果,关于最小值,我们知道“两点之间,线段最短”、“点到直线的连线中,垂线段最短”等,所以此处,需转化问题,将折线段变为直线段.【问题解决】作点A关于直线的对称点A’,连接P A’,则P A’=P A,所以P A+PB=P A’+PB当A’、P、B三点共线的时候,P A’+PB=A’B,此时为最小值(两点之间线段最短)【思路概述】作端点(点A或点B)关于折点(上图P点)所在直线的对称,化折线段为直线段.二、将军饮马模型系列【一定两动之点点】在OA、OB上分别取点M、N,使得△PMN周长最小.B B此处M、N均为折点,分别作点P关于OA(折点M所在直线)、OB(折点N所在直线)的对称点,化折线段PM+MN+NP为P’M+MN+NP’’,当P’、M、N、P’’共线时,△PMN周长最小.【例题】如图,点P是∠AOB内任意一点,∠AOB=30°,OP=8,点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点,则△PMN周长的最小值为___________.P O B AMN【分析】△PMN周长即PM+PN+MN的最小值,此处M、N均为折点,分别作点P关于OB、OA对称点P’、P’’,化PM+PN+MN为P’N+MN+P’’M.P''A当P’、N、M、P’’共线时,得△PMN周长的最小值,即线段P’P’’长,连接OP’、OP’’,可得△OP’P’’为等边三角形,所以P’P’’=OP’=OP=8.A【两定两动之点点】在OA、OB上分别取点M、N使得四边形PMNQ的周长最小。
中考数学最值问题:将军饮马模型
“将军饮马”问题主要利用构造对称图形解决求两条线段和差、三角形周长、四边形周长等一类最值问题,会与直线、角、三角形、四边形、圆、抛物线等图形结合,在近年的中考和竞赛中经常出现,而且大多以压轴题的形式出现。
模型1:“两点一线”模型
模型2:“定点两线”模型
模型3:“两定点一定长”模型
2
1
2
1
几何中的将军饮马题型1:正方形中的将军饮马问题
【关于对角线对称】
【假装不存在的正方形】
【隐身的正方形】
题型2:三角形中的将军饮马【等边系列】
【隐身的等边三角形】
【角平分线系列之点点】
【角分线系列之点线】
题型3:矩形、菱形中的将军饮马【菱形高】
【折点在边上】
【折点与面积】
【全等与对称】
题型4:特殊角的对称【60°角的对称】
【30°角的对称】
【20°角的对称】
题型5:直角梯形中的将军饮马
题型6:圆形中的将军饮马
题型7:一次函数中的将军饮马
题型8:二次函数中的将军饮马。
专题07.将军饮马模型将军饮马模型在考试中,无论是解答题,还是选择、填空题,都是学生感觉有困难的地方,也恰是学生能力区分度最重要的地方,主要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。
在解决几何最值问题主要依据是:①两点之间,线段最短;②垂线段最短,涉及的基本方法还有:利用轴对称变换化归到“三角形两边之和大于第三边”、“三角形两边之差小于第三边”等。
希望通过本专题的讲解让大家对这类问题有比较清晰的认识。
··模型1、将军饮马--两定一动求线段和的最小值【模型探究】A,B为定点,m为定直线,P为直线m上的一个动点,求AP+BP的最小。
(1)如图1,点A、B在直线m两侧:辅助线:连接AB交直线m于点P,则AP+BP的最小值为AB.(2)如图2,点A、B在直线同侧:辅助线:过点A作关于定直线m的对称点A’,连接A’B交直线m于点P,则AP+BP的最小值为A’B.图1图2例1.(2022·江苏·八年级专题练习)要在街道旁修建一个奶站,向居民区A、B提供牛奶,小聪根据实际情况,以街道旁为x轴,测得A点的坐标为(0,3),B点的坐标为(6,5),则从A、B两点到奶站距离之和的最小值是____.例2.(2022·江苏·八年级专题练习)如图,等边△ABC的边长为6,AD是BC边上的中线,M是AD上的动点,E是边AC上一点,若AE=2,则EM+CM的最小值为()AB .C .D .例3.(2022·江苏·八年级专题练习)如图所示,在ABC 中,AB AC =,直线EF 是AB 的垂直平分线,D 是BC 的中点,M 是EF 上一个动点,ABC 的面积为12,4BC =,则BDM 周长的最小值是_________.例4.(2023·湖北洪山·八年级期中)如图,将△ABC 沿AD 折叠使得顶点C 恰好落在AB 边上的点M 处,D 在BC 上,点P 在线段AD 上移动,若AC =6,CD =3,BD =7,则△PMB 周长的最小值为___.例5.(2023·江阴市八年级月考)某班级在探究“将军饮马问题”时抽象出数学模型:直线l 同旁有两个定点A 、B ,在直线l 上存在点P ,使得PA PB +的值最小.解法:如图1,作点A 关于直线l 的对称点A ',连接A B ',则A B '与直线l 的交点即为P ,且PA PB +的最小值为A B '.请利用上述模型解决下列问题:(1)几何应用:如图2,ABC ∆中,90C ∠=︒,2AC BC ==,E 是AB 的中点,P 是BC 边上的一动点,则PA PE +的最小值为;(2)几何拓展:如图3,ABC ∆中,2AC =,30A ∠=︒,若在AB 、AC 上各取一点M 、N 使CM MN +的值最小,画出图形,求最小值并简要说明理由.模型2、将军饮马--两动一定求线段和的最小值【模型探究】已知定点A 位于定直线m ,n 的内侧,在直线m 、n 分别上求点P 、Q 点PA +PQ +QA 周长最短.辅助线:过点A 作关于定直线m 、n 的对称点A’、A’’,连接A’A’’交直线m 、n 于点P 、Q ,则PA +PQ +QA 的最小值为A’A’’.例1.(2022·江苏·无锡市八年级期末)如图,已知∠AOB 的大小为α,P 是∠AOB 内部的一个定点,且OP =4,点E 、F 分别是OA 、OB 上的动点,若△PEF 周长的最小值等于4,则α=()A .30°B .45°C .60°D .90°例2.(2022·江苏九年级一模)如图,Rt △ABC 中,∠C =90°,AC =3,BC =4,D ,E ,F 分别是AB ,BC ,AC 边上的动点,则△DEF 的周长的最小值是()A .2.5B .3.5C .4.8D .6例3.(2023春·贵州毕节·七年级统考期末)如图所示,30AOB ∠= ,点P 为AOB ∠内一点,8OP =,点,M N 分别在,OA OB 上,求PMN ∆周长的最小值.例4.(2023.山东八年级期末)如图所示,在四边形ABCD 中,∠A =90º,∠C =90º,∠D =60º,AD =3,AB=,若点M、N分别为边CD,AD上的动点,则△BMN的周长最小值为()A. B. C.6 D.3模型3、将军饮马--两动两定求线段和的最小值【模型探究】A,B为定点,在定直线m、n上分别找两点P、Q,使PA+PQ+QB最小。
将军饮马模型“将军饮马”问题主要利用构造对称图形解决求两条线段和差、三角形周长、四边形周长等一类最值问题,会与直线、角、三角形、四边形、圆、抛物线等图形结合,在近年的中考和竞赛中经常出现,而且大多以压轴题的形式出现. 模型1:直线与两定点模型作法结论lB A当两定点A 、B 在直线l 异侧时,在直线l 上找一点P ,使P A +PB 最小.lPAB连接AB 交直线l 于点P ,点P即为所求作的点.P A +PB 的最小值为ABl AB当两定点A 、B 在直线l 同侧时,在直线l 上找一点P ,使得P A +PB 最小.lPB'AB作点B 关于直线l 的对称点B ', 连接AB '交直线l 于点P ,点P 即为所求作的点.P A +PB 的最小值为AB 'l AB当两定点A 、B 在直线l 同侧时,在直线l 上找一点P ,使得PA PB -最大.lPAB连接AB 并延长交直线l 于点P ,点P 即为所求作的点.PA PB -的最大值为ABlAB当两定点A 、B 在直线l 异侧时,在直线l 上找一点P ,使得PA PB -最大.l B'AB P作点B 关于直线I 的对称点B ',连接AB '并延长交直线l 于点P ,点P 即为所求作的点.PA PB -的最大值为AB 'l AB当两定点A 、B 在直线l 同侧时,在直线l 上找一点P ,使得PA PB -最小.l PAB连接AB ,作AB 的垂直平分线交直线l 于点P ,点P 即为所求作的点.PA PB -的最小值为0模型实例例1:如图,正方形ABCD 的面积是12,△ABE 是等边三角形,点E 在正方形ABCD 内,在对角线AC 上有一点P ,则PD +PE 最小值是 .EBC ADP解答:如图所示,∵点B 与点D 关于AC 对称,∴当点P 为BE 与AC 的交点时,PD +PE 最小,且线段BE 的长. ∵正方形ABCD 的面积为12,∴其边长为23∵△ABE 为等边三角形,∴BE =AB =23PD +PE 的最小值为3例2:如图,已知△ABC 为等腰直角三角形,AC =BC =4,∠BCD =15°,P 为CD 上的动点,则PA PB -的最大值是多少?DPPA'B解答:如图所示,作点A 关于CD 的对称点A ′,连接A ′C ,连接A ′B 并延长交CD 于点P ,则点P 就是PA PB -的值最大时的点,PA PB -=A ′B .∵△ABC 为等腰直角三角形,AC =BC 等于4,∴∠ACB =90°. ∵∠BCD =15°,∴∠ACD =75°.∵点A 、A ′关于CD 对称,∴AA ′⊥CD ,AC =CA ′, ∵∠ACD =∠DCA ′=75°,∴∠BCA ′=60°.∵CA ′=AC =BC =4,∴△A ′BC 是等边三角形,∴A ′B =BC =4.∴PA PB -的最大值为4. 练习1.如图,在△ABC 中,AC =BC =2,∠ACB =90°,D 是BC 边的中点,E 是AB 边上一动点,则EC +ED 的最小值是 .DACB E解:解:过点C 作CO ⊥AB 于O ,延长CO 到C ',使O C '=OC ,连接D C ',交AB 于E ,连接C 'B ,此时DE+CE=DE+E C '=D C '的值最小.连接B C ',由对称性可知∠C 'BE=∠CBE=45°,∴∠CB C '=90°,∴B C '⊥BC , ∠BC C '=∠B C 'C=45°,∴BC=B C '=2,∵D 是BC 边的中点,∴BD=1, 根据勾股定理可得:D C '=5,故EC+ED 的最小值是5. 2.如图,点C 的坐标为(3,y ),当△ABC 的周长最短时,求y 的值.xyB (2,0)A (0,3)O解:解:(1)作A 关于x=3的对称点A′,连接A′B 交直线x=3与点C . ∵点A 与点A′关于x=3对称,∴AC=A′C .∴AC+BC=A′C+BC .当点B 、C 、A′在同一条直线上时,A′C+BC 有最小值,即△ABC 的周长有最小值. ∵点A 与点A′关于x=3对称,∴点A′的坐标为(6,3).设直线BA′的解析式y=kx+b,将点B和点A′的坐标代入得:k=34,b=−32.∴y=34x-32.将x=3代入函数的解析式,∴y的值为3 43.如图,正方形ABCD中,AB=7,M是DC上的一点,且DM=3,N是AC上的一动点,求|DN-MN|的最小值与最大值.C解:解:当ND=NM时,即N点DM的垂直平分线与AC的交点,|DN-MN|=0,因为|DN-MN|≤DM,当点N运动到C点时取等号,此时|DN-MN|=DM=3,所以|DN-MN|的最小值为0,最大值为3于D ,点C 、点D 即为所求.PB OAQ点P 、Q 在∠AOB 内部,在OB 边上找点D ,OA 边上找点C ,使得四边形PQDC 周长最小.分别作点P 、Q 关于OA 、OB 的对称点P ′、Q ′,连接P ′Q ′,分别交OA 、OB 于点C 、D ,点C 、D 即为所求.PC +CD +DQ 的最小值为P ′Q ′,所以四边形PQDC 周长的最小值为PQ +P ′Q ′模型实例如图,∠AOB=30°,∠AOB 内有一定点P ,且10OP =.在OA 上有一点Q ,OB 上 一点R .若立△PQR 周长最小,则最小周长是多少?解答如图,作点P 分别关于OA 、OB 的对称点E 、F ,连接EF ,分别交OA 、OB 于点Q 、R ,连接OE 、OF 、PE 、PF .EQ OP =,FR RP =.△PQR 的周长的最小值为EF 的长.由对称性可得∠EOQ=∠POQ ,∠FOR=∠POR , ∠EOF=2∠AOB=60°. △EOF 是正三角形.10EF OE OP ===.即△PQR 周长最小值为10.模型2/角与定点1.已知,40MON °?,P 为MON Ð内一定点,A 为OM 上的点,B 为ON 上的点,当△PAB 的周长取最小值时:OBAP(1)找到A 、B 点,保留作图痕迹;(2)求此时APB Ð等于多少度.如果∠MON =θ,∠APB 又等于多少度?ON1.解答(1)做点P 分别关于OM ON 、的对称点E F 、,连接EF 分别交OM ON 、于点A B 、.点A B 、即为所求,此时△PAB 的周长最小.(2)∵点E 与点P 关于直线OM 对称,点F 与点P 关于ON 对称, ∴∠E =∠APE ,∠F =∠BPF ,∠CPD =180°-∠MON =140°. ∴在△EFP 中,∠E +∠F =180°-140°=40°, ∴∠CPA +∠BPD =40°.∴∠APB =100°.如果∠MON =θ, ∴∠CPD =180°-θ,∠E +∠F =θ. 又∵∠PAB =2∠E ,∠PBA =2∠F ∴∠PAB +∠PBA =2(∠E +∠F )=2θ ∴∠APB =180°-2θ.ONE2.如图,四边形中ABCD ,110BAD °?,90B D °??,在BC 、CD 上分别找 一点M 、N ,使△AMN 周长最小,并求此时+AMN ANM ∠∠的度数.A DBMN2.解答如图,作点A关于BC的对称点A',关于CD的对称点A'',连接A A'''与BC、CD的交点即为所求的点M、N.此时△AMN周长最小.∵∠BAD=110°,∴∠A'+∠A''=180°-110°=70°.由轴对称的性质得:∠A'=∠A AM',∠A''=∠A AN'',∴∠AMN+∠ANM=2(∠A'+∠A'')=2×70°=140°.3.如图,在x轴上找一点C,在y轴上找一点D,使AD CD BC++最小,并求直线CD的解析式及点C、D的坐标.yxOB(3,1)A(1,3)3.解答作点A关于y轴的对称点A',点B关于x轴的对称点B',连接A B''分别交x轴、y轴于点C、D,此时AD CD BC++最小.由对称性可知A'(-1,3),B'(3,-1).易求得直线A B''的解析式为2y x=-+,即直线CD的解析式2y x=-+.当0y=时,2x=,∴点C坐标为(2,0).当0x=时,2y=,∴点D坐标为(0,2).xy (1,3)(3,1)OB 'BA 'AD C4.如图,20MON°?,A 、B 占分别为射线OM 、ON 上两定点,且2OA =,4OB =,点P 、Q 分别为射线OM 、ON 上两动点,当P 、Q 运动时,线段AQ PQ PB ++ 的最小值是多少?ONMAB4.解答作A 点关于ON 的对称点A ',点B 关于OM 的对称点B ',连接A B '',分别交OM ON 、于点P Q 、,连接OA '、OB '.则AQ PQ PB A Q PQ PB A B ''''++=++=,此时AQ PQ PB ++最小. 由对称可知,PB PB '=,AQ A Q '=,2OA OA '==,4OB OB '==,20MOB NOA MON ''∠=∠=∠=︒. 60A OB ''∠=︒.作A D '⊥OB '于点D , 在Rt △ODA '中,∴1OD =,3A D '= ∴413B D '=-=,23A B ''= ∴AQ PQ PB ++的最小值是23.模型作法结论如图,在直线l上找M、N两点(M在左),使得AM+MN+NB最小,且MN=d.将A向右平移d个单位到A′,作A′关于l的对称点A",连接A"B与直线l交于点N,将点N向左平移d个单位即为M,点M,N即为所求.AM+MN+NB的最小值为A"B+d如图,l1∥l2,l1、l2间距离为d,在l1、l2分别找M、N两点,使得MN⊥l1,且AM+MN+NB最小.将A向下平移d个单位到A,连接A′B交直线l2于点N,过点N作MN⊥l1,连接AM.点M、N即为所求.AM+MN+NB的最小值为A'B+d.例题:在平面直角坐标系中,矩形OABC如图所示,点A在x轴正半轴上,点C在y轴正半轴上,且OA=6,OC=4,D为OC中点,点E、F在线段OA上,点E在点F左侧,EF=2.当四边形BDEF的周长最小时,求点E的坐标.解答:如图,将点D向右平移2个单位得到D'(2,2),作D'关于x轴的对称点D"(2,-2),连接BD"交x轴于点F,将点F向左平移2个单位到点E,此时点E和点F为所求作的点,且四边形BDEF周长最小.理由:∵四边形BDEF的周长为BD+DE+EF+BF,BD与EF是定值.∴BF+DE最小时,四边形BDEF周长最小,∵BF+ED=BF+FD'=BF+FD"=BD"ABl2l1A′NMABl2l1BAlM NA′A"BAld设直线BD "的解析式为y =kx +b ,把B (6,4),D "(2,-2)代入,得6k +b =4,2k +b =-2,解得k =32,b =-5,∴直线BD "的解析式为y =32x -5.令y =0,得x =103,∴点F 坐标为(103,0).∴点E 坐标为(43,0).练习1.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△CDE 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.解答:(1)如图,作点D 关于x 轴的对称点D ',连接CD '与x 轴交于点E ,连接DE ,由模型可知△CDE 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),D '(0,-2).设直线CD '为y =kx +b ,把C (3,4),D '(0,-2)代入, 得3k +b =4,b =-2,解得k =2,b =-2, ∴直线CD '为y =2x -2. 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CD =13,DE =5,CE =25, ∴△CDE 周长的最小值为13+35.(2)如图,将点D 向右平移1个单位得到D '(1,2),作D '关于x 轴的对称点D ″(1,-2),连接CD ″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,且四边形CDEF 周长最小.理由:∵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BDEF 周长最小,∴DE +CF =D 'F +CF =FD ″+CF =CD ″, 设直线CD ″的解析式为y =kx +b ,把C (3,4),D (1,-2)代入,得3k +b =4,k +b =-2,解得k =3,b =-5.∴直线CD ″的解析式为y =3x -5, 令y =0,得x =53,∴点F 坐标为(53,0),∴点E 坐标为(23,0).112.村庄A 和村庄B 位于一条小河的两侧,若河岸彼此平行,要架设一座与河岸垂直的桥,桥址应如何选择,才使A 与B 之间的距离最短?解答:设l 1和l 2为河岸,作BD ⊥l 2,取BB '等于河宽,连接AB '交l 1于C 1,作C 1C 2⊥l 2于C 2, 则A →C 1→C 2→B 为最短路线,即A 与B 之间的距离最短.AB l 2l 1。