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北师大版数学九上专题1.21 特殊平行四边形“将军饮马”专题(基础篇)(专项练习)(含答案)
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专题1.21 特殊平行四边形“将军饮马”专题(基础篇)(专项练习)一、单选题【知识点一】菱形将军饮马问题1.如图,在菱形中,,,点E是对角线上一个动点(不与A,C重合),点F是边上一个动点,连接,则的最小值为( )A.2 B. C.4 D.2.如图,菱形ABCD的两条对角线长分别为AC=6,BD=8,点P是BC边上的一动点,则AP的最小值为( )A.4 B.4.8 C.5 D.5.53.如图,将两张长为10,宽为2的矩形纸条交叉,使重叠部分是一个菱形,容易知道当两张纸条垂直时,菱形的周长有最小值8,那么,菱形周长的最大值为( )A. B. C. D.214.如图,在菱形中,对角线,,点分别是的中点,点在上运动,在运动过程中,存在的最小值,则这个最小值是( )A.3 B.4 C.5 D.6【知识点二】矩形将军饮马问题5.如图,在中,,点是上的一个动点,过点分别作于点,于点,连接,则线段的最小值为( )A. B.13 C. D.6.如图,△ABC中,BC=4,D、E 分别是线段AB和线段BC上的动点,且BD=DE,F是线段AC上一点,且EF=FC,则DF的最小值为( )A.3 B.2 C.2.5 D.47.如图,ABC中,∠C=90°,AC=10,BC=8,线段DE的两个端点D、E分别在边AC,BC上滑动,且DE=6,若点M、N分别是DE、AB的中点,则MN的最小值为( )A.10﹣ B.﹣3 C.2﹣6 D.38.如图,在RtABC中,,,,两顶点A,B分别在平面直角坐标系的y轴,x轴的正半轴上滑动,点C在第一象限内,连接OC,则OC的长的最大值为( )A.16 B.18 C. D.【知识点三】正方形将军饮马问题9.如图,正方形ABCD的面积为12,△ABE为正三角形,点E在正方形ABCD内,在对角线AC上取一点P,使最小,则这个最小值为( )A. B. C. D.10.如图,正方形ABCD的边长为2,E是BC的中点,点P是AC边上的一个动点,连结BP,EP,则BP+EP的最小值为( )A. B. C. D.+111.如图,已知正方形中,点E,F分别在边,上,连接,.若,,则的最小值为( )A. B. C. D.12.如图,正方形的边长为4,点、分别为、的中点,点是对角线上的动点,则四边形周长的最小值为( )A.4 B. C.8 D.二、填空题【知识点一】菱形将军饮马问题13.如图,在边长为1的菱形ABCD中,∠ABC=60°,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_____.14.如图,四边形ABCD是菱形,对角线AC,BD相交于点O,AC=4,BD=4,点P是AC上一动点,点E是AB的中点,则PD+PE的最小值为______________.15.如图,在菱形中,,,,分别是边,上的动点,连接,,,分别为,的中点,连接,则的最小值为________.16.如图,直角三角形中,,,为斜边上一动点.,,则线段长的最小值为________. 【知识点二】矩形将军饮马问题17.如图,在矩形ABCD中,AB=3a,BC=4a,若点E是边AD上一点,点F是矩形内一点,∠BCF=30°,则EF+CF的最小值是_____.18.如图,点E是矩形纸片ABCD的边BC上的一动点,沿直线AE折叠纸片,点B落在点位置,连接C.若AB=3,BC=6,则线段C长度的最小值为 ________________.19.如图,已知直线与轴交于点,与轴交于点,为线段上的个动点,过点分别作轴于点,轴于点,连接,则长的最小值为______.20.如图,在矩形中,,,为中点,为上一动点,则的最小值为______.【知识点三】正方形将军饮马问题21.如图,正方形ABCD的边长为6,点E,F分别为边BC,CD上两点,,AE平分∠BAC,连接BF,分别交AE,AC于点G,M,点P是线段AG上的一个动点,过点P作PN⊥AC,垂足为N,连接PM,则的最小值为______.22.定义:在平面内,一个点到图形的距离是这个点到这个图上所有点的最长距离,在平面内有一个正方形,边长为4,中心为O,在正方形外有一点P,OP=4,当正方形绕着点O旋转时,则点P到正方形的最长距离的最小值为____________.23.如图,在正方形ABCD中,AB=2,F是BD边上的一个动点,连接AF,过点B作BE⊥AF于E,在点F变化的过程中,线段DE的最小值是______.24.如图,正方形ABCD边长为4,对角线AC上有一动点P,过P作PE⊥PC于E,PF⊥AB于F,连接EF,则EF的最小值为 _____.三、解答题25.如图,在边长为2的菱形中,,是边的中点,是边上的一动点,将沿所在直线翻折得到,求点到距离的最小值.26.如图,将矩形纸片ABCD沿对角线AC折叠,使点B落在点E处,AE交CD于点F,且已知AB=8,BC=4(1)判断△ACF的形状,并说明理由;(2)求△ACF的面积;(3)点P为AC上一动点,则PE+PF最小值为_________________.27.如图,点P(3m-1,-2m+4)在第一象限的角平分线OC上,AP⊥BP,点A在x轴正半轴上,点B在y轴正半轴上.(1)求点P的坐标.(2)当∠APB绕点P旋转时,①OA+OB的值是否发生变化?若变化,求出其变化范围;若不变,求出这个定值.②请求出OA2+OB2的最小值.参考答案1.B【分析】在菱形中,点B关于AB对称点为点D,过点D作AB的垂线交于点F,交AC于点E,这时最小为DF,根据三角函数得,即可算出答案.解:如图所示,连接DE,DFABCD是菱形,,,,,,,当时,DF最小,这时 ,,即的最小值为.故选:B.【点拨】本题考查菱形的性质和轴对称最短路线问题,解题关键是得到的最小值为菱形ABCD中AB边上的高.2.B【分析】由垂线段最短,可得AP⊥BC时,AP有最小值,由菱形的性质和勾股定理可求BC的长,由菱形的面积公式可求解.解:如图,设AC与BD的交点为O,∵点P是BC边上的一动点,∴AP⊥BC时,AP有最小值,∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,AO=CO=AC=3,BO=DO=BD=4,∴BC=,∵S菱形ABCD=×AC×BD=BC×AP,∴AP==4.8,故选:B.【点拨】本题考查了菱形的性质,勾股定理,确定当AP⊥BC时,AP有最小值是本题关键.3.C【分析】画出图形,设菱形的边长为x,根据勾股定理求出周长即可.解:当两张纸条如图所示放置时,菱形周长最大,设这时菱形的边长为xcm,在Rt△ABC中,由勾股定理:x2=(10﹣x)2+22,解得:x=,∴4x=,即菱形的最大周长为cm.故选:C.【点拨】此题考查矩形的性质,本题的解答关键是怎样放置纸条使得到的菱形的周长最大,然后根据图形列方程.4.C【分析】先根据菱形的性质求出其边长,再作E关于AC的对称点E′,连接E′F,则E′F即为PE+PF的最小值,再根据菱形的性质求出E′F的长度即可.解:∵四边形ABCD是菱形,对角线AC=6,BD=8,∴AB==5,作E关于AC的对称点E′,连接E′F,则E′F即为PE+PF的最小值,∵AC是∠DAB的平分线,E是AB的中点,∴E′在AD上,且E′是AD的中点,∵AD=AB,∴AE=AE′,∵F是BC的中点,∴E′F=AB=5.故选C.【点拨】本题考查的是轴对称−最短路线问题及菱形的性质,熟知菱形的性质是解答此题的关键.5.C【分析】先证四边形AMDN是矩形,连接AD,则MN=AD,当AD最短时,MN取最小值.解:如图,连接AD,在中,,,于点,于点N,, 四边形MDNA是矩形,,当时,AD最短,,,∴线段的最小值为,故选:.【点拨】本题考查了勾股定理,矩形的判定和性质,垂线段最短,做辅助线AD是解本题的关键.6.B【分析】过点D作DG⊥BC于点G,过点F作FH⊥BC于点H,当DF⊥FH时,DF取得最小值,据此求解即可.解:过点D作DG⊥BC于点G,过点F作FH⊥BC于点H,如图:∵BD=DE,EF=FC,∴BG=GE,EH=HC,当DF⊥FH时,DF取得最小值,此时,四边形DGHF为矩形,∴DF=GH=BE+EC=BC=2.故选:B.【点拨】本题考查了等腰三角形的性质,矩形的判定和性质,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题.7.B【分析】根据三角形斜边中线的性质求得,,由当、、在同一直线上时,取最小值,即可求得的最小值.解:中,,,,,,点、分别是、的中点,,,当、、在同一直线上时,取最小值,的最小值为:,故选:B.【点拨】本题考查了直角三角形斜边中线的性质,勾股定理的应用等,明确、、在同一直线上时,取最小值是解题的关键.8.B【分析】取AB的中点P,连接OP、CP,利用直角三角形斜边中线等于斜边的一半,可得,再由勾股定理,可得CP=10,再由三角形的三边关系,即可求解.解:如图,取AB的中点P,连接OP、CP,∵,∴ ,在 中,,由勾股定理得: ,∵ ,∴当O、P、C三点共线时,OC最大,最大值为18.故选:B.【点拨】本题主要考查了直角三角形的性质,勾股定理,三角形的三边关系,熟练掌握相关知识是解题的关键.9.B【分析】由于点B与D关于AC对称,所以连接BE,BE与AC的交点即为点P的特殊位置,此时PD+PE=BE最小,而BE是等边△ABE的边,BE=AB,由正方形ABCD的面积为12,可求出AB的长,从而得出结果.解:连接BD,与AC交于点F.∵点B与D关于AC对称,∴PD=PB,∴PD+PE=PB+PE=BE最小.∵正方形ABCD的面积为12,∴AB=.又∵△ABE是等边三角形,∴BE=AB=.∴的最小值为.故选:B.【点拨】此题主要考查了轴对称——最短路线问题,难点是确定点P的位置.注意充分运用正方形的性质:正方形的对角线互相垂直平分.再根据对称性确定点P的位置即可,灵活运用对称性解决此类问题的关键.10.A【分析】根据正方形是轴对称图形,所在的直线是正方形的一条对称轴,进而根据对称性可知,BP+EP=PD+PE,当在同一直线上时,的值最小为的长,进而根据勾股定理求得的值.解:连接BD,∵正方形是轴对称图形,所在的直线是正方形的一条对称轴,∴无论P在什么位置,都有PD=PB;故均有BP+EP=PD+PE成立;连接DE与AC,所得的交点,即为BP+EP的最小值时的位置,如图所示:此时BP+EP=DE,∵正方形ABCD的边长为2,∴DC=BC=2,∵E是BC的中点,∴EC=1,在Rt△DEC中,DE===,故选:A.【点拨】本题考查了轴对称的性质,勾股定理,理解对角线所在的直线是正方形的对称轴是解题的关键.11.B【分析】连接作关于的对称点,连接,则,证明,可得,根据,勾股定理即可求得,即的最小值.解:如图,连接作关于的对称点,则,四边形是正方形,,,,,,,的最小值为的长,,,中,,的最小值为故选B【点拨】本题考查了正方形的性质,线段和最值问题,添加辅助线将转化为是解题的关键.12.C【分析】作关于的对称点,连接交于点,根据轴对称性质及两点之间,线段最短,得到四边形的周长最小,即最小,再利用三角形三边关系解题即可.解:如图,作关于的对称点,连接交于点,故点与点重合时,四边形的周长最小,即最小,和关于对称,则连接,同样,而,即所以当与重合时,四边形周长最小,即为,故选:C.【点拨】本题考查正方形的性质、轴对称与最值问题等知识,是重要考点,难度较易,掌握相关知识是解题关键.13.【分析】根据菱形的性质得到AB=1,∠ABD=30°,根据平移的性质得到A′B′=AB=1,A′B′∥AB,推出四边形A′B′CD是平行四边形,得到A′D=B′C,于是得到A'C+B'C的最小值=A′C+A′D的最小值,根据平移的性质得到点A′在过点A且平行于BD的定直线上,作点D关于定直线的对称点E,连接CE交定直线于A′,则CE的长度即为A'C+B'C的最小值,求得DE=CD,得到∠E=∠DCE=30°,于是得到结论.解:∵在边长为1的菱形ABCD中,∠ABC=60°,∴AB=CD=1,∠ABD=30°,∵将△ABD沿射线BD的方向平移得到△A'B'D',∴A′B′=AB=1,A′B′∥AB,∵四边形ABCD是菱形,∴AB=CD,AB∥CD,∴∠BAD=120°,∴A′B′=CD,A′B′∥CD,∴四边形A′B′CD是平行四边形,∴A′D=B′C,∴A'C+B'C的最小值=A′C+A′D的最小值,∵点A′在过点A且平行于BD的定直线上,∴作点D关于定直线的对称点E,连接CE交定直线于A′,则CE的长度即为A'C+B'C的最小值, ∵∠A′AD=∠ADB=30°,AD=1,∴∠ADE=60°,DH=EH=AD=,∴DE=1,∴DE=CD,∵∠CDE=∠EDB′+∠CDB=90°+30°=120°,∴∠E=∠DCE=30°,如图,过点D作DH⊥EC于H,∴,,∴,∴CE=2CH=,故答案为:.【点拨】本题考查了轴对称-最短路线问题,菱形的性质,平行四边形的判定和性质,含30度角的直角三角形的性质,平移的性质,正确地理解题意是解题的关键.14.【分析】连接DE,依据菱形的性质即可计算得到DE的长,再根据线段的性质,即可得到PD+PE的最小值为DE的长.解:如图,连接DE,∵四边形ABCD是菱形,对角线AC,BD相交于点O,AC=4,BD=4,∴AO=AC=2,BO=BD=2,AC⊥BD,∴AB=,∴AB=AD=BD,即△ABD是等边三角形,点E是AB的中点,,∴DE=,∵DP+PE≥DE,∴PD+PE的最小值为DE的长,即PD+PE的最小值为2,故答案为:2.【点拨】此题考查了轴对称,最短路线问题,勾股定理,等边三角形的性质,关键是掌握菱形的性质以及线段的性质:两点之间,线段最短.15.【分析】连结AF,利用中位线的性质GH=AF,要使GH最小,只要AF最小,由点F在BC,当AF⊥BC时,AF最小,利用菱形性质求出,由确定△ABF为等腰直角三角形,得出AF=BF,由勾股定理得:求出AF即可.解:连结AF,∵,分别为,的中点,∴GH∥AF,且GH=AF,要使GH最小,只要AF最小,由点F在BC,当AF⊥BC时,AF最小,在菱形中,,∴,在Rt△ABF中,,∴△ABF为等腰直角三角形,∴AF=BF,由勾股定理得:,∴,∴,GH最小=AF=.故答案为:.【点拨】本题考查动点图形中的中位线,菱形的性质,等腰直角三角形的性质,勾股定理应用问题,掌握中位线的性质,菱形性质,等腰直角三角形的性质, 点F在BC上,AF最短,点A到BC直线的距离最短时由点A向直线BC作垂线,垂线段AF为最短是解题关键.16.【分析】先连接PC, 判定四边形ECFP是矩形, 得到EF=PC, 再根据当PC最小时, EF也最小, 根据垂线段最短, 可得当CP⊥AB时, PC最小, 最后根据面积法, 求得CP的长即可得到线段EF长的最小值.解:连接PC, PE⊥BC, PF⊥CA,∠PEC=∠PFC=∠C=,四边形ECFP是矩形,EF=PC,当PC最小时, EF也最小,垂线段最短,当CP⊥AB时,PC最小,AC=1, BC=2,AB=,又当CP⊥AB时,PC===.线段EF长的最小值为.故答案为.【点拨】本题主要考查矩形的判定与性质及垂线段最短.17.3a【分析】作辅助线,先根据直角三角形30度角的性质可知CF=FH,得GH的长是EF+CF的最小值,从而得结论.解:过F作GH∥CD,交AD于G,BC于H,如图:∵四边形ABCD是矩形,∴∠D=∠BCD=90°,AD∥BC,∴GH⊥AD,∠CHF=90°,∵∠BCF=30°,∴FH=CF,∵点E是边AD上一点,∴EF+CF=EF+FH,即EF+CF的最小值是GH,∵∠GHC=∠BCD=∠D=90°,∴四边形DGHC是矩形,∴GH=CD=AB=3a,即EF+CF的最小值是3a;故答案为:3a.【点拨】本题考查了矩形的判定和性质,平行线的性质,直角三角形30度角的性质等知识,解题关键是确定EF+CF的最小值是GH.18.3﹣3【分析】连接AC,当A、、C共线时,C的值最小,进而解答即可.解:如图,连接AC.∵折叠,∴AB=A=3,∵四边形ABCD是矩形,∴∠B=90°,∴AC=,∵C≥AC﹣A,∴当A、、C共线时,C的值最小为:3﹣3,故答案为:3﹣3.【点拨】本题考查翻折变换、矩形的性质、勾股定理等知识,解题的关键是熟练掌握基本知识,作出正确的辅助线,属于中考常考题型.19.【分析】由矩形的性质可知EF=OP,可知当OP最小时,则EF有最小值,由垂线段最短可知当OP⊥AB时,满足条件,求得A、B两点的坐标,即可求得EF的最小值.解:在一次函数中,令x=0,则y=4,令y=0,则x=,∴A(0,4),B(,0).∵PE⊥y轴于点E,PF⊥x轴于点F,∴∠PEO=∠PFO=90°,∵∠EOF=90°,∴四边形PEOF是矩形,∴EF=OP,∴当OP⊥AB时,OP取得最小值,此时EF最小,∵A(0,4),点B坐标为(,0),∴OA=4,O B=,由勾股定理得:AB=,∵AB•OP=OA•OB,∴OP=.故答案为:【点拨】本题考查的是一次函数图象上点的坐标特点,矩形的性质,熟知矩形的性质和一次函数与坐标轴交点特征,熟练进行计算是解答此题的关键.20.【分析】作点E关于点C的对称点M,连接AM交CD于点F,连接EF,则此时的值最小,根据矩形的性质和勾股定理得出AM的值即可解:作点E关于点C的对称点M,连接AM交CD于点F,连接EF,则此时的值最小,EF=MF;EC=MC,∴EF+AF=AM∵,为中点,∴BE=CE=2,∴BM=6;在矩形中,,∴∠B=90°,∴;故答案为:【点拨】本题考查了矩形的性质、勾股定理、两点之间线段最短等知识;正确的作出辅助线是解题的关键.21.【分析】根据题意,进而证明,可得,勾股定理求解即可.解:如图,作,,连接MH. PN⊥AC,AE平分∠BAC,,,即为所求,四边形是正方形正方形,,又,,,,,,, AE平分∠BAC,,在与中,,,,是正方形的对角线,,,即的最小值为,故答案为:.【点拨】本题考查了角平分线的性质,正方形的性质,垂线段最短,根据题意求得的最小值是的长是解题的关键.22.##【分析】由题意以及正方形的性质得OP过正方形ABCD的顶点时,点P到正方形的最长距离取得最小值,最小值为PA.解:如图,OP过顶点A时,点O与这个图上所有点的连线中,OA最大,此时点P到正方形的最长距离取得最小值,最小值为PA,∵正方形ABCD边长为2,O为正方形中心,∴∠OAB=∠OBA=45°,OA⊥CB,∴OA=OB=,∵OP=4,∴最小值为PA=4-;故答案为:4-.【点拨】本题考查了旋转的性质,正方形的性质,理解点到图形的距离是解题的关键.23.##【分析】取AB的中点G,以G为圆心,AB为直径作圆G,当D、E、G共线时,此时DE取得最小值.解:∵BE⊥AF于E,即∠AEB=90°,取AB的中点G,∴点E的运动轨迹为以AB为直径,G为圆心的圆弧.当D、E、G三点共线时,DE取得最小值,如图,∵AB=AD=2,∴AG=EG=1,∴DG=,∴DE=.即线段DE的最小值是.故答案为:.【点拨】本题主要考查了正方形的性质,圆的性质,勾股定理,本题关键是确定DE取最小值的位置.24.2【分析】由垂线段最短可得当点P是正方形对角线AC和BD的交点时,此时BP最小,可证四边形BEPF是矩形,可得FE=BP,即EF的最小值为BP的最小值为2.解:当点P是正方形对角线AC和BD的交点时,此时BP最小,∵四边形ABCD是正方形,∴BD⊥AC于点P,∵正方形ABCD边长为4,∴BP=BD=×4=2,∵PE⊥BC,PF⊥AB,AB⊥BC,∴四边形BEPF是矩形,∴FE=BP,∴EF的最小值为BP的最小值为2,故答案为:2.【点拨】本题考查了正方形的性质,垂线段最短,矩形的判定与性质,灵活运用这些性质解决问题是解题的关键.25.【分析】解:由折叠知,又∵是的中点,∴,故点在以点为圆心长为半径的上,如解图,过点作于点,在菱形中,,,∴是等边三角形∵是的中点,∴点与点重合,∴,故点A'到距离的最小值为.26.(1)△ACF是等腰三角形,理由见分析;(2)10;(3)【分析】(1)根据折叠的性质可得:∠1=∠2,再由矩形的性质,可得∠2=∠3,从而得到∠1=∠3,即可求解;(2)设FD=x,则AF=CF=8-x,再由勾股定理,可得DF=3,从而得到CF=5,即可求解;(3)连接PB,根据折叠的性质可得△ECP≌△BCP,从而得到PE=PB,进而得到当点F、P、B三点共线时,PE+PF最小,最小值为BF的长,再由勾股定理,即可求解.解:(1)△ACF是等腰三角形,理由如下:如图,由折叠可知,∠1=∠2,∵四边形ABCD是矩形,∴AB∥CD,∴∠2=∠3,∴∠1=∠3,∴AF=CF,∴△ACF是等腰三角形;(2)∵四边形ABCD是矩形且AB=8,BC=4,∴AD=BC=4,CD=AB=8,∠D=90°,设FD=x,则AF=CF=8-x,在Rt△AFD中,根据勾股定理得AD2+DF2=AF2,∴42+x2=(8-x)2,解得x=3 ,即DF=3,∴CF=8-3=5,∴;(3)如图,连接PB,根据折叠得:CE=CB,∠ECP=∠BCP,∵CP=CP,∴△ECP≌△BCP,∴PE=PB,∴PE+PF=PE+PB,∴当点F、P、B三点共线时,PE+PF最小,最小值为BF的长,由(2)知:CF=5,∵BC=4,∠BCF=90°,∴ ,即PE+PF最小值为 .故答案为:【点拨】本题主要考查了矩形与折叠问题,等腰三角形的判定,熟练掌握矩形和折叠的性质是解题的关键.27.(1)P(2,2);(2)①不变,定值为4;②OA2+OB2的最小值为8.【分析】(1)根据在第一象限的角平分线OC上的点的横坐标与纵坐标相等,构建方程求出m即可.(2)①过点P作PM⊥y轴于M,PN⊥OA于N.证明四边形OMPN是正方形,再证明△PMB≌△PNA(ASA),推出BM=AN,可得结论;②根据垂线段最短原理以及勾股定理即可求解.(1)解:∵点P (3m-1,-2m+4)在第一象限的角平分线OC上,∴3m-1=-2m+4,∴m=1,∴P(2,2);(2)①过点P作PM⊥y轴于M,PN⊥OA于N.∵∠PMO=∠PNO=∠MON=90°,∴四边形OMPN是矩形,∵OP平分∠MON,PM⊥OM,PN⊥ON,∴PM=PN,∴四边形OMPN是正方形,∵P(2,2),∴PM=PN=OM=ON=2,∵AP⊥BP,∴∠APB=∠MPN=90°,∴∠MPB+∠BPN=∠BPN+∠NPA=90°,∴∠MPB=∠NPA,在△PMB和△PNA中,,∴△PMB≌△PNA(ASA),∴BM=AN,∴OB+OA=OM-BM+ON+AN=2OM=4.②连接AB,∵∠AOB=90°,∴OA2+OB2=AB2.∵∠BPA=90°,∴AB2=PA2+PB2=2PA2,∴OA2+OB2=2PA2,当PA最小时,OA2+OB2也最小.根据垂线段最短原理,PA最小值为2.∴OA2+OB2的最小值为8.【点拨】本题考查坐标与图形变化-旋转,全等三角形的判定和性质,勾股定理等知识,解题的关键是正确寻找全等三角形解决问题.