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探求矩形中線段和的最小值

2021-08-11 02:41:37譚煒東
關(guān)鍵詞:對(duì)稱點(diǎn)對(duì)稱軸動(dòng)點(diǎn)

譚煒東

構(gòu)建模型1:矩形一邊為對(duì)稱軸,對(duì)稱點(diǎn)在形外,確定最值,用一次函數(shù)求點(diǎn)的坐標(biāo).

例1 如圖1,矩形ABOC的頂點(diǎn)A的坐標(biāo)為(- 4,5),D是OB的中點(diǎn),E是OC上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)△ADE的周長(zhǎng)最小時(shí),點(diǎn)E的坐標(biāo)為( ).

A. [0,43] B. [0,53] C. (0,2) D.? [0,103]

解析:如圖2,作點(diǎn)A關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)F,連接DF,交y軸于E,

此時(shí)△ADE的周長(zhǎng)最小.

∵A(- 4,5),D是OB的中點(diǎn),∴F(4,5),D( - 2,0),

設(shè)直線DF的解析式為y = kx + b,

∴[-2k+b=0,4k+b=5,]解得[k=56,b=53,]∴直線DF的解析式為y = [56]x + [53],

∴直線DF與y軸的交點(diǎn)E的坐標(biāo)為[0,53]. 故應(yīng)選B.

解答要點(diǎn):一是明確對(duì)稱軸,準(zhǔn)確構(gòu)造對(duì)稱點(diǎn);二是理解周長(zhǎng)最小的意義,確定動(dòng)點(diǎn)位置;三是靈活運(yùn)用一次函數(shù)的相關(guān)知識(shí),確定動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo).

構(gòu)建模型2:對(duì)稱點(diǎn)在矩形外,構(gòu)造共線線段,探求四邊形周長(zhǎng)的最小值.

例2 如圖3,矩形ABCD中,AB = 10,BC = 5, AE = CG,BF = DH,則四邊形EFGH的周長(zhǎng)的最小值為( ).

A. 5[5] B. 10[5] C. 10[3] D. 15[3]

解析:如圖4,作點(diǎn)E關(guān)于直線AD的對(duì)稱點(diǎn)M,

過(guò)M作MN⊥CD,交CD的延長(zhǎng)線于N,連接GM,交AD于H,連接AM,EH,

根據(jù)題意得EH + GH的最小值為線段GM的長(zhǎng)度.

由對(duì)稱可知AM = AE,易證AM = ND,∴CG = ND,

∴NG = DG + ND = DG + CG = DC = 10,MN = AD = BC = 5,

在Rt△GMN中,[MG2=MN2+NG2] = [52+102],則MG = 5[5],

根據(jù)題意,易證四邊形EFGH是平行四邊形,

∴四邊形EFGH周長(zhǎng)的最小值為2MG = 10[5] . 故選B.

解答要點(diǎn):一是明確對(duì)稱軸,準(zhǔn)確構(gòu)造對(duì)稱點(diǎn);二是連接線段,確定使線段和最小時(shí)的線段;三是運(yùn)用勾股定理、矩形的性質(zhì)確定最小線段的數(shù)值.

構(gòu)建模型3:對(duì)稱點(diǎn)在形外,平移后構(gòu)造共線線段,探求四邊形周長(zhǎng)的最小值

例3 如圖5,在平面直角坐標(biāo)系中,矩形ABCD的頂點(diǎn)B在原點(diǎn),點(diǎn)A,C在坐標(biāo)軸上,點(diǎn)D(6,4),E為CD的中點(diǎn),點(diǎn)P,Q是BC邊上兩動(dòng)點(diǎn),且PQ = 2,要使四邊形APQE的周長(zhǎng)最小,則點(diǎn)P的坐標(biāo)為( ).

A. (2,0) B. [83,0] C. (4,0) D. [143,0]

解析:如圖6,將點(diǎn)A(0,4)沿AD方向平移2個(gè)單位長(zhǎng)度,到達(dá)點(diǎn)G(2,4),

過(guò)點(diǎn)E作直線BC的對(duì)稱點(diǎn)F,連接GF,交BC于點(diǎn)Q,連接CF,

易證四邊形APQG是平行四邊形,則AP = GQ,

由題意得AP + QE的最小值為線段GF的長(zhǎng)度.

根據(jù)對(duì)稱性得點(diǎn)F(6, - 2),

設(shè)直線GF的解析式為y = kx + b,∴[6k+b=-2,2k+b=4,]解得[k=-32,b=7,]

∴直線GF的解析式為y =? - [32]x + 7,∴點(diǎn)Q [143,0].

∵PQ = 2,∴OP = [143] - 2 = [83],∴點(diǎn)P [83,0]. 故應(yīng)選B.

解答要點(diǎn):一是明確對(duì)稱軸,準(zhǔn)確構(gòu)造對(duì)稱點(diǎn);二是通過(guò)平移,確定線段和取最小值時(shí)的線段;三是靈活運(yùn)用一次函數(shù)的性質(zhì),確定交點(diǎn)的坐標(biāo).

構(gòu)建模型4:對(duì)稱點(diǎn)在形外,構(gòu)造垂線段,探求線段和的最小值

例4 如圖7,矩形ABCD中,AB = 10,BC = 5,若點(diǎn)M,N分別是線段AC,AB上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),則BM + MN的最小值為( ).

A. 10 B. 8 C. 5[3] D. 6

解析:如圖8,作點(diǎn)B關(guān)于直線AC的對(duì)稱點(diǎn)E,

過(guò)點(diǎn)E作EN⊥AB,垂足為N,分別交AC,DC于點(diǎn)M,G,連接EC,MB,

根據(jù)題意得BM + MN的最小值為線段EN的長(zhǎng)度.

連接AE,交CD于點(diǎn)F,根據(jù)對(duì)稱性和等腰三角形的判定易得AE = AB = 10,AF = FC.

設(shè)AF = FC = x,則DF = 10 - x,

在Rt△ADF中,∵[AF2=AD2+DF2],

∴[x2=52+(10-x)2],解得 x = [254],∴EF = 10 - x = [154],

在△EFC中,[12×EF×EC=12×FC×EG],

∴[12×154×5=12×254×EG],∴EG = 3,

∴EN = EG + GN = 8,∴BM + MN的最小值為8. 故選B.

解答要點(diǎn):一是明確對(duì)稱軸,準(zhǔn)確構(gòu)造對(duì)稱點(diǎn);二是通過(guò)構(gòu)造垂線段,確定線段和取最小值時(shí)的線段;三是靈活運(yùn)用勾股定理等相關(guān)知識(shí),確定該線段的長(zhǎng)度.

(作者單位:深圳大學(xué)附屬教育集團(tuán)外國(guó)語(yǔ)中學(xué))

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