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专题18.26 菱形-动点问题(专项练习)-2021-2022学年八年级数学下册基础知识专项讲练(人教版)
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专题18.26 菱形-动点问题(专项练习)
一、单选题
1.如图,菱形ABCD中,AB=2,∠A=120°,点P是直线BD上一动点,连接PC,当PC+的值最小时,线段PD的长是( )
A. B. C. D.
2.已知菱形在平面直角坐标系的位置如图所示,顶点,,点是对角线上的一个动点,当最短时,点的坐标为( )
A. B. C. D.
3.如图,在菱形中,,是线段上一动点(点不与点重合),当是等腰三角形时,( )
A.30° B.70° C.30°或60° D.40°或70°
4.已知菱形在平面直角坐标系的位置如图所示,顶点,,点是对角线上的一个动点,,,点是对角线上的一个动点,,当最短时,点的坐标为( )
A. B. C. D.
5.如图,为菱形内一动点,连接,,,,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
6.已知菱形是动点,边长为4,,若,则( )
A. B.4 C. D.1
7.如图,在菱形中,,点、分别为、上的动点,,点从点向点运动的过程中,的长度( )
A.逐渐增加 B.逐渐减小
C.保持不变且与的长度相等 D.保持不变且与的长度相等
8.如图,在菱形ABCD中, AB=16,∠B=60°, P是AB上一点,BP=10, Q是CD边上一动点,将四边形APQD沿宜线PQ折叠,A的对应点A'.当CA'的长度最小时,则CQ的长为( )
A.10 B.12 C.13 D.14
9.如图,菱形ABCD的边长为2,∠A=60°,点E是对角线BD的中点.点G是AB边上一动点,GE延长线交CD于点H,则GH长度可能为( )
A.1.5 B.2.5 C.3.5 D.4.5
10.如图,在菱形ABCD中,∠BAD=120°,AB=2,点E是AB边上的动点,过点B作直线CE的垂线,垂足为F,当点E从点A运动到点B时,点F的运动路径长为( )
A. B. C.2 D.
二、填空题
11.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________.
12.如图,已知菱形ABCD的顶点A(,0),∠DAB=60°,若动点P从点A出发,沿A→B→C→D→A→B→…的路径,在菱形的边上以每秒0.5个单位长度的速度移动,则第2020秒时,点P的坐标为____.
13.如图,菱形的边长为2,点,分别是边,上的两个动点,且满足,设的面积为,则的取值范围是__.
14.如图,点E、F分别是菱形ABCD的边BC、CD上的动点,且有∠EAF=∠D=60°,AB=8,则△CEF面积最大为 .
15.如图,菱形中,=2,=5,是上一动点(不与重合),∥交于,∥交于,则图中阴影部分的面积为______________.
16.在菱形中,,点分别是边上的动点,沿折叠使点的对应点始终落在边上,则两点之间的最大距离为_____.
17.如图,在菱形中,,,点是边上的动点,点为的中点,连接,若线段取最小值时,则的长为______.
18.如图,在菱形ABCD中,P是对角线AC上一动点,过点P作于点E, 于点F.若菱形ABCD的周长为20,面积为24,则PE+PF的值为____.
19.如图,在菱形中,,,是对角线上的一个动点,则的最小值为______.
20.如图,点P,Q分别是菱形的边、上的两个动点,若线段长的最大值为,最小值为8,则菱形的边长为________.
21.如图,线段,点是线段上的一个动点,分别以和为边在线段的同侧构造菱形和菱形,且,是菱形的对角线交点、是菱形的对角线交点,连接,则线段的最小值为______.
22.如图,菱形的边长为,,点是上一动点(不与、重合),点是上一动点,且,则面积的最大值为__________.
23.如图,菱形的边长为,点是上一动点(不与重合),点是上一动点,则面积的最小值为____.
24.如图,在菱形中,,,点在边上,且,点为线段 上一动点(不与点重合),将菱形沿直线折叠,点的对应点为点,当点落在菱形的对角线上时,的长为__.
25.如图,已知,为线段上的一个动点,分别以、为边在的同侧作菱形和菱形.点、、在一条直线上,,,别是对角线、的中点,当点在线段上移动时,点、之间的距离最短为____________.
26.如图,在菱形中,,,点是边上的动点,过点作直线的垂线,垂足为,当点从点运动到点时,点的运动路径长为________.
27.如图,菱形ABCD的边长为4,∠BAD=60°,点E是AD上一动点(不与A、D重合),点F是CD上一动点,AE+CF=4,则△BEF面积的最小值为_____.
28.如图,在菱形中,, , 点在边上,且,点为线段上一动点(不与点重合),将菱形沿直线折叠,点的对应点为点,当落在菱形的对角线上时,的长为__________.
29.如图,在菱形中,,点在边上,且,动点从点出发,沿着运动到点停止,过点作交菱形的边于点,若线段的中点为.当点与点重合时,的长为____,点从点运动到点的过程中,点的运动路线长为____.
三、解答题
30.如图,在菱形中,是上的一个动点(不与、重合).连接交对角线于,连接.
证明:;
试问点运动到什么位置时,的面积等于菱形面积的?请说明理由.
31.如图,在菱形中,交于点,,,动点从点出发沿以的速度匀速运动到点,动点从点出发沿以的速度匀速运动到点,若点同时出发,问出发后几秒时,的面积为?
32.如图,在菱形中,,,为上一动点,为中点.
(1)求菱形的面积;
(2)求的最小值.
33.在菱形ABCD中,AB=6,∠B=60°,点E是BC边上的一个动点.
(1)如图①,求AE的最小值;
(2)如图②,若F也是CD边上的一个动点,且BE=CF,求线段EF的最小值;
(3)若tan∠AEC=33,问是否在菱形内部存在一点,使得这一点分别到E点,C点、D点的距离相等,若存在,请你求出这个相等的距离;若不存在,说明理由.
34.如图,在菱形中,对角线和交于点.为上一动点,过点作交于点,连接、.
(1)若,求的度数;
(2)求证:.
35.在菱形中,,点是对角线上一动点,将线段绕点顺时针旋转到,连接,连接并延长,分别交、于点、.
(1)如图1,若且,求菱形的面积;
(2)如图2,求证:.
36.在菱形中,,点是对角线上一动点,将线段绕点顺时针旋转120°到,连接,连接并延长,分别交于点.
(1)求证:;
(2)已知,若的最小值为,求菱形的面积.
参考答案
1.A
【分析】
先过P作PE⊥BC于E,连接AP,根据△ABP≌△CBP可得AP=CP,当点A,P,E在同一直线上时,AP+PE最短,此时,PC+的值最小,再根据含30°角的直角三角形的性质进行计算,即可得到线段PD的长.
解:如图,过P作PE⊥BC于E,连接AP,
由菱形ABCD,可得AB=CB,∠ABP=∠CBP=∠ADP=30°,
∴△ABP≌△CBP,BP=2PE,
∴AP=CP,
∴PC+=AP+PE,
∵当点A,P,E在同一直线上时,AP+PE最短,
∴此时,PC+的值最小,AP⊥AD,
∵Rt△ABE中,AB=2,
∴BE=1,AE=,
∴Rt△BEP中,PE=,
∴AP=,
∵∠ADP=30°,
∴Rt△ADP中,PD=2AP=,
故选:A.
【点拨】
此题主要考查菱形内的线段求解,解题的关键是熟知菱形的对称性及含30°的直角三角形的性质.
2.C
【分析】
如图连接AC,AD,分别交OB于G、P,作BK⊥OA于K.首先说明点P就是所求的点,再求出点B坐标,求出直线OB、DA,列方程组即可解决问题.
【详解】
解:如图连接,,分别交于、,作于.
四边形是菱形,
,,,、关于直线对称,
,
此时最短,
在中,,
,
,
,,
点坐标,
直线解析式为,直线解析式为,
由解得,
点坐标.
故选:C.
【点拨】
本题考查菱形的性质、轴对称-最短问题、坐标与图象的性质等知识,解题的关键是正确找到点P位置,构建一次函数,列出方程组求交点坐标.
3.C
【分析】
根据是等腰三角形,进行分类讨论
【详解】
是菱形,
,
不符合题意
所以选C
4.D
【分析】
如图,连接AC交OB于K,作KH⊥OA于H.由四边形ABCD 是菱形,推出AC⊥OB,A、C关于对角线OB对称,推出PC=PC,推出PC+PD=PA+PD,所以当D、P、A共线时,PC+PD的值最小,求出直线OB与直线AD的交点即可解决问题.
【详解】
解:如图,连接AC交OB于K,作KH⊥OA于H.
∵四边形ABCD 是菱形,
∴AC⊥OB,A、C关于对角线OB对称,
∴PC=PC,
∴PC+PD=PA+PD,
∴当D、P、A共线时,PC+PD的值最小,
在Rt△OAK中,∵OK=,OA=5,
∴AK=,
∵KH⊥OA,
∴KH=,OH=,
∴K(4,2),
∴直线OK的解析式为,
直线AD的解析式为,
由解得:,
∴OB与AD的交点P′
∴当点P与P′重合时,CP+DP最短时,点P的坐标为,
故答案选:D.
【点拨】
本题考查轴对称——最短问题、坐标与图形的性质、菱形的性质等知识,解题的关键是灵活运用所学知识解决问题,学会用转化的思想思考问题,学会构建一次函数解决交点问题,所以中考常考题型.
5.B
【分析】
根据四边形ABCD为菱形,再结合可构建四点共圆模型,可得是等边三角形,再利用全等得到,,所以,求得最大值,即求AP的最大值,当AP为圆的直径时最大,最后利用三角函数即可求出最大值.
【详解】
如图,连接.在菱形中,
.又.
∴是等边三角形,
∴,.
又∵.∴动点一定在的外接圆的劣弧上,
∴.
在上取,连接.
∵,,,
∴,
,,
,
∴为等边三角形,
,
.
当为的直径时,的值最大,此时,.
又,
的最大值为.
故选:B.
【点拨】
本题考查隐形图的知识,运用圆的相关知识点,结合四点共圆,运用了转化思想,解题的关键在于边的转化,运用全等以及等腰三角形的性质.
6.A
【分析】
证明△AEM是等边三角形,则,由AF∥EM进而解答即可.
【详解】
解:过点E作交AC于点M,
∵,∴,
∵四边形ABCD是菱形,∴,∴△ABC是等边三角形,
∵,∴△AEM是等边三角形,∴,
∵,∴.
故答案选A.
【点拨】
本题主要考查了菱形的性质,解答本题的关键是熟练运用菱形与等边三角形的性质.
7.D
【解析】
【分析】如图,连接BD,由菱形的性质以及∠A=60°,可得△BCD是等边三角形,从而可得BD=BC,再通过证明△BCF≌BDE,从而可得CF=DE,继而可得到AE+CF=AB,由此即可作出判断.
【详解】如图,连接BD,
∵四边形ABCD是菱形,∠A=60°,
∴CD=BC,∠C=∠A=60°,∠ABC=∠ADC==120°,
∴∠4=∠DBC=60°,
∴△BCD是等边三角形,
∴BD=BC,
∵∠2+∠3=∠EBF=60°,∠1+∠2=∠DBC=60°,
∴∠1=∠3,
在△BCF和△BDE中,
,
∴△BCF≌BDE,
∴CF=DE,
∵AE+DE=AB,
∴AE+CF=AB,
故选D.
【点拨】本题考查了菱形的性质,全等三角形的判定与性质,熟练掌握相关的定理与性质是解题的关键.
8.D
【解析】
【分析】
由A′P=6可知点A′在以P为圆心以PA′为半径的弧上,故此当C,P,A′在一条直线上时,CA′有最小值,过点C作CH⊥AB,垂足为H,先求得BH、HC的长,则可得到PH的长,然后再求得PC的长,最后依据折叠的性质和平行线的性质可证明△CQP为等腰三角形,则可得到QC的长.
【详解】
由A′P=6可知点A′在以P为圆心以PA′为半径的弧上,故此当C,P,A′在一条直线上时,CA′有最小值,过点C作CH⊥AB,垂足为H.
在Rt△BCH中,∠B=60°,BC=16,则
BH=12BC=8,CH=162-82 =83.
∴PH=2.
在Rt△CPH中,依据勾股定理可知:PC=(83)2+22=14.
由翻折的性质可知:∠APQ=∠A′PQ.
∵DC∥AB,
∴∠CQP=∠APQ.
∴∠CQP=∠CPQ.
∴QC=CP=14.
故选:D.
【点拨】
本题主要考查的是两点之间线段最短、菱形的性质、勾股定理的应用,翻折的性质、等腰三角形的判定,判断出CA′取得最小值的条件是解题的关键.
9.B
【分析】
确定GH的最大值和最小值后即可确定GH的长度的取值范围,从而可以确定正确的选项.
【详解】
解:过E点作MN⊥AB于点N,此时MN的长是GH的最小值,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=AD,
∵∠DAB=60°,
∴△ABD是等边三角形,
∴MN为△ABD的AB边上的高,
∵AD=2,
∴MN=,
∴GH的最小值为,
连接AC,此时AC是GH的最大值,
AC=2AE=2MN=2,
∴<MN<2,
故选:B.
【点拨】
此题考查菱形的性质及等边三角形的判定,确定GH的最大值和最小值是解题的关键,难度不大.
10.B
【分析】
如图,根据圆周角定理可得点F在以BC为直径的圆上,根据菱形的性质可得∠BCM=60°,根据圆周角定理可得∠BOM=120°,利用弧长公式即可得答案.
【详解】
如图,取的中点,中点M,连接OM,BM,
∵四边形是菱形,
∴BM⊥AC,
∴当点与重合时,点与中点重合,
∵,
∴点的运动轨迹是以为直径的圆弧,
∵四边形是菱形,,
∴,
∴,
∴的长.
故选:B.
【点拨】
本题考查菱形的性质、圆周角定理、弧长公式及轨迹,根据圆周角定理确定出点F的轨迹并熟练掌握弧长公式是解题关键.
11.
【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.
【详解】
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.
12.(0,-1).
【分析】
根据点A的坐标和∠DAB=60°可以求出菱形的边长,从而算出第2020秒时点P的位置.
【详解】
∵点A(,0),
∴OA=,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,∠OAB=∠DAB,
又∵∠DAB=60°,
∴∠OAB=30°,
∴,,
即,,
∴AB=2,OB=1,
∴菱形ABCD周长为8,点B坐标为(0,-1),
到第2020秒时,点P运动的路程为:0.5×2020=1010,
1010÷8=126……2,
即点P绕菱形运动了126周且多2个单位,即点P运动到点B,
∴点P的坐标为(0,-1),
故答案为:(0,-1).
【点拨】
本题主要考查结合特殊角的三角函数值求出菱形的边长,然后根据点P的运动速度和运动时间计算出P点对应的位置,熟练掌握特殊角的三角函数值是解决本题的关键.
13..
【解析】
【分析】
先证明为正三角形,根据直角三角形的特点和三角函数进行计算即可解答
【详解】
菱形的边长为2,,
和都为正三角形,
,,
,而,
,
;
,,
,
即,
为正三角形;
设,
则,
当时,最小,
,
当与重合时,最大,
,
.
故答案为.
【点拨】
此题考查等边三角形的判定与性质和菱形的性质,解题关键在于证明为正三角形
14.
【解析】
如图,连接AC,
∵四边形ABCD是菱形,且∠EAF=∠D=60°,
∴∠BAC=∠ACF=∠B=60°,AB=BC,
∴∠BAE+∠EAC=∠EAC+∠CAF=60°,△ABC是等边三角形,
∴∠BAE=∠CAF,AB=AC,
∴△ABE≌△ACF,
∴AE=AF,S△ACF=S△ABE,
∴△CEF是等边三角形,S四边形AECF=S△ABC,
∴S△CEF=S△ABC-S△AEF,
∵AB=8,△ABC是等边三角形,
∴S△ABC=,
∴当AE⊥BC,S△AEF的面积最小时,S△CEF最大,
∵当AE⊥BC时,AE=,
∴S△AEF最小=,
∴S△CEF最大=.
故答案为:.
15.
【解析】
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,BO=OD=12BD=2.5,
∴△ABC的面积是×AC×BO=2.5,
∵AD∥BC,AB∥DC,
又∵PE∥BC,PF∥CD,
∴PF∥AB,PE∥AD,
∴四边形AEPF是平行四边形,
∴△AEF的面积和△PEF的面积相等,
∴阴影部分的面积等于△ABC的面积是2.5.
故答案为2.5.
16.
【分析】
如图,作于H,由B、关于EF对称,推出,当BE的值最小时,AE的值最大,根据垂线段最短即可解决问题.
【详解】
如图,作于H
∵四边形ABCD是菱形,
∵B、关于EF对称
当BE的值最小时,AE的值最大
根据垂线段最短可知,当时,BE的值最小
∴AE的最大值
故答案为:.
【点拨】
本题考查了翻折的问题,掌握翻折变换、菱形的性质、解直角三角形、垂线段最短等知识是解题的关键.
17.
【分析】
先根据菱形的性质可得,再根据垂线段最短可得出当时,取得最小值,然后解直角三角形可得,从而可得,,最后利用勾股定理即可得.
【详解】
四边形ABCD是菱形,,
,
由垂线段最短得:当时,取得最小值,
∵中,,,
∴,,
∴,
∵点为的中点,
∴,
则在中,由勾股定理得,
故答案为:.
【点拨】
本题考查了菱形的性质、垂线段最短、解直角三角形、勾股定理等知识点,依据垂线段最短得出点E的位置是解题关键.
18.
【分析】
如图连结BP,由菱形的性质得BA=BC=5,S△ABC =12,然后再根据S△ABC = S△PAE
+ S△PBC,然后代入数据、整理即可得到PE+PF的值.
【详解】
解:如图,连接BP,四边形ABCD为菱形,菱形ABCD的周长为20,
∴BA=BC=5,
∵菱形ABCD的面积为24
∴
,即
.
故答案为.
【点拨】
本题考查了菱形的性质和三角形的面积的计算,正确的作出辅助线以是解答本题的关键.
19.
【分析】
如图,连接,作于点,交于点,根据菱形的性质可得垂直平分以及,然后根据线段垂直平分线的性质和30°角的直角三角形的性质可得PA=PC,,进而可得,于是当点,,三点共线时,的值最小,最小值为的长,然后解即可求出AE的长.
【详解】
解:如图,连接,作于点,交于点,则.
∵四边形为菱形,
∴垂直平分,.
∴PA=PC,.
∴,
∴当点,,三点共线时,的值最小,最小值为的长.
在中,∵,,
∴,
∴的最小值是.
故答案为:.
【点拨】
本题考查了菱形的性质、线段垂直平分线的性质、垂线段最短、解直角三角形以及30°角的直角三角形的性质等知识,属于常考题型,明确AE的长是所求的最小值、熟练掌握上述知识是解题的关键.
20.10
【分析】
过点C作CH⊥AB,交AB的延长线于H,由题意可得当点P与点A重合,点Q与点C重合时,PQ有最大值,即,当PQ⊥BC时,PQ有最小值,即直线AC,直线BD的距离为8,由面积法可求CH=8,由勾股定理可求解.
【详解】
解:如图,过点C作CH⊥AB,交AB的延长线于H,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AD=AB=BC,
∵点P,Q分别是菱形ABCD的边AD,BC上的两个动点,
∴当点P与点A重合,点Q与点C重合时,PQ有最大值,即,
当PQ⊥BC时,PQ有最小值,即直线AD,直线BC的距离为8,
∵S菱形ABCD=AD×8=AB×CH,
∴CH=8,
∴,
∵BC2=CH2+BH2,
∴BC2=(16-BC)2+64,
∴BC=10,
故答案为:10.
【点拨】
本题考查了菱形的性质,勾股定理,添加恰当辅助线构造直角三角形是本题的关键.
21.
【分析】
首先证明∠MPN=90°,设PA=2a,则PB=10-2a,PM=a,PN=(5-a),构建二次函数,利用二次函数的性质即可解决问题.
【详解】
∵四边形APCD、四边形PBFE是菱形,
∵是菱形的对角线交点、是菱形的对角线交点
∴
设PA=2a,则PB=10-2a,PM=a,PN=(5-a),
∴时,MN有最小值,最小值为,
故答案为:.
【点拨】
本题考查了线段的最值问题,掌握菱形的性质、二次函数的性质是解题的关键.
22.
【分析】
首先过点F作FG⊥AD,交AD的延长线于点G,由菱形ABCD的边长为4,∠BAD=60°,即可求得AD=CD=4,∠FDG=60°,然后设AE=x,即可得S△DEF=DE•FG)=-(x-2)2+,然后根据二次函数的性质,即可求得答案.
【详解】
解:过点F作FG⊥AD,交AD的延长线于点G,
∵菱形ABCD边长为4,∠BAD=60°,
∴AD=CD=4,∠ADC=180°-∠BAD=120°,
∴∠FDG=180°-∠ADB=60°,
设AE=x,
∵AE+CF=4,
∴CF=4-x;
∴DE=AD-AE=4-x,DF=CD-CF=4-(4-x)=x,
在Rt△DFG中,FG=DF•sin∠GDF=x,
∴S△DEF=DE•FG=×(4-x)×x=-x2+x=-(x2-4x)=-(x-2)2+,
∴当x=2时,△DEF面积的最大,最大值为.
故答案为:.
【点拨】
此题考查菱形的性质、三角函数的性质以及二次函数的最值问题.解题关键在于注意掌握辅助线的作法,注意掌握数形结合思想与函数思想的应用.
23.
【分析】
连结BD,利用SAS证得△BDF≌△BAE,可得△BEF是等边三角形,当BE⊥AD时面积最小即可求解.
【详解】
解:连接BD,
∵菱形ABCD边长为4,∠BAD=60°,
∴AB=BC=CD=AD=4,∠BAD=∠BCD=60°,
∴△ABD与△BCD为等边三角形,
∴∠FDB=∠EAB=∠ABD =60°,BA=BD,
∵AE+CF=4,DF+CF=CD=4,
∴AE=DF,
在△BDF和△BAE中,
,
∴△BDF≌△BAE(SAS),
∴BE=BF,∠ABE=∠DBF,
∴,即∠EBF=∠ABD=60°,
∴△BEF是等边三角形,
∴当BE⊥AD时,△BEF的面积最小,此时点E为AD的中点,
∴,则,
过点F作FG⊥BE于点G,则点G为BE中点,
∴,则,
∴△BEF面积的最小值,
故答案为:.
【点拨】
本题考查菱形的性质、等边三角形的判定和性质、垂线段最短和勾股定理,解题的关键是学会添加常用辅助线,构造全等三角形解决问题,属于中考常考题型.
24.或
【解析】
【分析】
分为两种情况:当点在上时和当点在上时,再利用菱形的性质和等边三角形的性质进行解答
【详解】
①当点在上时,如图:
则,,,,
四边形是菱形,,
,为等边三角形,,,,,,设则,
解得:,;
②当点在上时,如图:
则垂直平分,
四边形是菱形,,
,,
是等边三角形,.
综上所述:或.
【点拨】
此题考查了菱形的性质和等边三角形的性质和判定,分情况讨论是解题关键
25..
【分析】
连接PM、PN,根据菱形的性质求出∠CAP=∠DAP=30°,∠MPC=∠CPA=60°,∠EPN=∠BPN=∠EPB=30°,从而得到∠MPN=90°,设AP=x,则PB=6-x,利用锐角三角函数求出PM和PN,然后利用勾股定理求出与x的函数关系式,化为顶点式即可求出的最小值,从而求出结论.
【详解】
解:连接PM、PN
∵四边形APCD和四边形PBFE为菱形,∠DAP=60°,
∴∠CPA=180°-∠DAP=120°,∠EPB=∠DAP=60°,
PM⊥AC,PN⊥EB,AC平分∠DAP,PM平分∠APC,PN平分∠EPB
∴∠CAP=∠DAP=30°,∠MPC=∠CPA=60°,∠EPN=∠BPN=∠EPB=30°
∴∠MPN=∠MPC+∠EPN=90°,
设AP=x,则PB=6-x
∴PM=AP·sin∠CAP=x,PN=PB·cos∠BPN=(6-x),
在Rt△MON中
=
=
=,
∴当x=时,
有最小值,
∴MN的最小值为.
故答案为:.
【点拨】
此题考查了菱形的性质、锐角三角函数、勾股定理和二次函数的应用,掌握菱形的性质、锐角三角函数、勾股定理和利用二次函数求最值是解决此题的关键.
26.
【分析】
如图,连接AC、BD交于点O,设BC中点为M,连接OM.首先说明点E从点A运动到点D时,点F的运动轨迹是以M为圆心的圆上,路径长为的长度的2倍,求出圆心角,半径即可解决问题.
【详解】
解:如图,连接、交于点,取BC中点M,连接,
,
点的运动轨迹在以边长为直径的上,
当点从点运动到中点时,点的运动路径长为,
四边形是菱形
,
,
的长
同理可得:当点从中点运动到点时,点的运动路径长为
当点从点运动到点时,点的运动路径长为
故答案为:
【点拨】
本题考查菱形的性质、弧长公式、轨迹等知识,解题的关键是正确寻找点 的运动轨迹,属于中考常考题型.
27.3.
【分析】
首先证明△BEF是等边三角形,当BE⊥AD时面积最小.
【详解】
连接BD,
∵菱形ABCD边长为4,∠BAD=60°;
∴△ABD与△BCD为正三角形,
∴∠FDB=∠EAB=60°,
∵AE+CF=4,DF+CF=4,
∴AE=DF,
∵AB=BD,
∴△BDF≌△BAE(SAS),
∴BE=BF,
∠ABE=∠DBF,
∴∠EBF=∠ABD=60°,
∴△BEF是等边三角形,
∴当BE⊥AD时,△BEF的面积最小,此时BE=,
∴边BE上的高为=3,
△BEF面积的最小值=.
故答案为.
【点拨】
本题考查了菱形的性质,等边三角形的性质,求面积最值得问,注意掌握作辅助线的技巧.
28.2或
【分析】
分为两种情况:当点在BD上时和当点;在AC上时,再利用菱形的性质和等边三角形的性质进行解答.
【详解】
①当点在BD上时,如图:
则,,FA=F
∴
∵四边形ABCD是菱形
∴AB=AD=3
∵
∴△ABD为等边三角形,
∴
∴
∴
∴
∵DE=1
∴
设AF==x,
解得x=
∴AF=
②当点在AC上时,如图:
则EF垂直平分
∵四边形ABCD是蒙形,∠DAB=60°
∴∠DAC=∠CBA=30 ,∠AFE=∠DAB=60°
∴EAF是等边三角形,
∴AF=AE=2
综上所述:AF=2或
故答案为:2或
【点拨】
本题考查了菱形的性质和等边三角形的性质和判定,分情况讨论是解题的关键,每种情况都不能遗漏.
29.3
【分析】
过点D作,得到四边形EDHF是平行四边形,再根据已知条件求出FH、CH即可得解;以B为分界点进行做图,根据条件求出和即可得解;
【详解】
D、P重合,
过点D作,
∵FH∥ED,EF∥DH,
∴四边形EDHF是平行四边形,
∴ED=FH,
∵且AD=10,
∴,
∵,
∴,
∴;
以B为分界点,
在之间,,
在之间,,
∴即为所求;
延长CB、交于H,过C作,
∵CB∥AQ,
∴,
∵,
∴,
在Rt△CDQ中,,,,
∴,,
由可得:,
∴,
∵,
∴,
∵BH∥AE,
∴,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
;
综上所述,M点数为运动路线长为.
故答案是:3;.
【点拨】
本题主要考查了四边形的动点问题,结合菱形的性质和相似三角形的判定与性质计算是解题的关键.
30.证明见解析;点运动到中点时,的面积等于菱形面积的;理由见解析.
【分析】
(1)由四边形ABCD是菱形,即可证得∠CDE=∠APD,△CDE≌△CBE,继而证得结论;
(2)首先连接BE,由等高三角形的面积比等于对应底的比,可证得S△ADP=S△ABD,继而证得结论.
【详解】
解:证明:∵四边形是菱形,
∴,,,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∴;
点运动到中点时,的面积等于菱形面积的.
理由:连接,
∵是的中点,
∴,
∵,
∴.
【点拨】
此题考查了菱形的性质以及全等三角形的判定与性质.注意准确作出辅助线是解此题的关键.
31.出发后时,的面积为.
【解析】
【分析】
根据点M、N运动过程中与O点的位置关系,设出发后xs时的面积为,则.根据三角形面积公式列方程求解即可.
【详解】
设出发后时,的面积为,则.
根据题意,得,
解得,(舍去).
答:出发后时,的面积为.
【点拨】
本题考查了一元二次方程的应用,解题的关键是根据出发后时间的多少确定列方程的方法.
32.(1);(2).
【分析】
(1)连接,,根据四边形是菱形,,可得是等边三角形,根据为中点,得到,,根据勾股定理有,利用即可得出菱形的面积;
(2)连接,根据四边形为菱形,即有点与点关于对称,得,可知当点、、在一条线段上时,取值最小,即时, 根据(1)可解.
【详解】
(1)如答图,连接,,
∵四边形是菱形,
∴,
又∵,
∴是等边三角形,
∵为中点.
∴,.
在中,.
∴.
(2)如答图,连接,
∵四边形为菱形,
∴点与点关于对称.
∴.
∴.
当点、、在一条线段上时,取值最小.
即时,取得最小值.
【点拨】
本题主要考查菱形的性质,勾股定理,菱形是轴对称图形的性质,知道点与点关于对称是解题的关键.
33.(1)33;(2)33;(3)2573.
【解析】(1)AE⊥BC时,AE的最小值为33
(2)
设BE=CF=2G,EC=6-a
过F作FM⊥EC交EC延长线于M
易知CM=a,FM=3a
∴EF2=(6-2a+a)2+(3a)2
4a2-12a+36
∴当a=32,即CE=CF=3时,
EF取最小值33
(3)建立如图所示坐标系.
则AO=33
∴tan∠AEC=33
∵OE=1
∴EC=OE+OC=1+3=4
易知C(3 , 0), D(6 , 33), A(0 , 33)
∴CD:y=3x-33
CD中垂线:y=-33x+33
EC中垂线:直线x=1
x=1时,-33x+33=833
∴PE=(22+1833)2=2573
∴存在这样一点,到E、C、D距离相等
这个相等的距离为2573
34.(1)50°;(2)见解析
【分析】
(1)根据菱形的性质求出,即可求出的度数;
(2)利用证得,,从而利用SAS证明,由此得到结论.
【详解】
(1)在菱形中,,
∵,
∴,
∵,
∴;
(2)∵,∠ABD=∠ADB,
∴∠AEF=∠ABD=∠ADB=∠AFE,
∴AE=AF,
∴,,
在和中
,
∴,
∴.
【点拨】
此题考查菱形的性质:对角线互相垂直平分,每条对角线平分一组对角,全等三角形的判定及性质.
35.(1);(2)证明见解析.
【分析】
(1)连接,可得,进而得、、三点共线,点M是菱形的旋转中心,可得,结合旋转的性质可得,MQ=NQ,根据直角三角形的性质得,BM=4,进而即可求解;
(2)根据菱形的性质和旋转的性质以及SAS,可证,在上取点,使,可证,再证,即可得到结论.
【详解】
(1)连接,如图1,
∵在菱形中,,
又∵,
∴、、三点共线,点M是菱形的旋转中心,
∴,
∵,,
∴,
∵,
∴,
∵CM=CN,
∴,MQ=NQ,
∵,
∴,
∴,
∵∠MBC=∠ABC=30°,
∴BM=4,
∴菱形=32;
(2)四边形是菱形,
∴,,,,
∴,
由旋转的性质得:,,
∴,
∴,
在和中,
∵,
∴,
∴,,
在上取点,使,如图2,
在和中,
∵,
∴,
∴,,
∵,
∴∠DHN=∠CQN,
∴,
∴,
∴.
【点拨】
本题主要考查菱形的性质定理,旋转的性质,直角三角形的性质以及三角形全等的判定和性质,数量掌握菱形的性质,含30°角的直角三角形的性质,添加合适的辅助线,构造全等三角形是解题的关键.
36.(1)证明见解析;(2)菱形的面积.
【分析】
(1)利用SAS证明;
(2)先求出,得到,故当时,最小,此时最小,根据MN=,求出PC=2,BC=2PC=4,再利用菱形的面积得到答案.
【详解】
(1)证明:四边形是菱形,且,
∴,
∴,
由旋转的性质得:
∴,
∴;
(2)连接AC,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AB=BC,
∵,
∴△ABC是等边三角形,
∴AB=BC,
∵,
∴,
∴,
∴当时,最小,此时最小,
∵MN=,
∴PC=2,
∵∠DBC=,∠BPC=90°,
∴BC=2PC=4,
∴菱形的面积
【点拨】此题考查菱形的性质,全等三角形的判定及性质,等边三角形的判定及性质定理,锐角三角函数,直角三角形30°角,根据已知条件推出是解题的关键.