考点13 轴对称-最短路径问题(解析版)

考点13 轴对称——最短路径问题一．选择题（共12小题）1．（2020·四川成都）如图，30AOB ∠=︒，M ，N 分别是边,OA OB 上的定点，P ，Q 分别是边,OB OA 上的动点，记,OPM OQN αβ∠=∠=，当MP PQ QN ++的值最小时，关于α，β的数量关系正确的是（ ）A ．60βα-=︒B ．210βα+=︒C ．230βα-=︒D ．2240βα+=︒【答案】B【解析】 如图，作M 关于OB 的对称点M '，N 关于OA 的对称点N '，连接M N ''交OA 于Q ，交OB 于P ，则此时MP PQ QN ++的值最小．易知'∠=∠=∠OPM OPM NPQ ，'∠=∠=∠OQP AQN AQN ．∵18030∠=︒-︒-∠OQN ONQ ，30∠=∠=︒+∠OPM NPQ OQP30∠=∠=︒+∠OQP AQN ONQ ，∵303018030210+=︒+︒+∠+︒-︒-∠=︒ONQ ONQ αβ．故选：B.【点睛】本题考查轴对称-最短问题、三角形的内角和定理．三角形的外角的性质等知识，解题的关键是灵活运用所学知识解决问题，属于中考常考题型．2．（2020·银川）如图，直线m 表示一条河，M ，N 表示两个村庄，欲在m 上的某处修建一个给水站，向两个村庄供水，现有如图所示的四种铺设管道的方案，图中实线表示铺设的管道，则所需管道最短的方案是（ ）A ．B ．C ．D ．【答案】D【解析】作点M 关于直线m 的对称点M '，连接NM '交直线m 于P ，则P 处即为给水站位置．根据“两点之间，线段最短”可排除A 、B 、C 选项，可知D 选项管道最短．故选：D ．3．（2020·河北武安期末）如图，∵ABC 中，AB=AC=10，BC=16，AD 是BC 边上的中线且AD=6，F 是AD 上的动点，E 是AC 边上的动点，则CF EF +的最小值是（ ）.A ．485B ．16C ．6D ．10【答案】A【解析】解：如下图所示，作BG∵AM 于M ，交AD 于F ，∵∵ABC 中，AB=AC=10，AD 是BC 边上的中线，∵∵ABC 是等腰三角形，AD BC ⊥，BD=DC ，∵ AD 是BC 的垂直平分线，∵ BF=CF ．则BF EF +有最小值时，CF EF +有相同的最小值．根据垂线段最短可得出CF EF +=BF EF +≥=BF FM BM +，则CF EF +取最小值时，=CF EF BM +．根据三角形的面积公式，可得：11==22ABC S AD BC AC BM ⨯⨯△，解得：48=5BM ， 即CF EF +的最小值为485． 故答案选：A ．4．（2020·河南永城）如图，在Rt ABC △中，90C ∠=︒，30B ∠=︒，点D 、E 分别在边AC 、AB 上，14AD =，点P 是边BC 上一动点，当PD PE +的值最小时，15AE =，则BE 为（ ）A ．30B ．29C ．28D ．27【答案】B【解析】 如图，延长AC 至点M ，使CM CD =，过点M 作ME AB ⊥于点E ，交BC 于点P ，则此时PD PE +的值最小.在Rt ABC △中，30B ∠=︒，60A ∴∠=︒.ME AB ⊥，90AEM ∴∠=︒，90A M ∴∠+∠=︒，90M ∴∠=︒.15AE =，230AM AE ∴==.AM AD DM =+，14AD =，16DM ∴=.CM CD =，8CD CM ∴==，22AC AD CD ∴=+=.在Rt ABC △中，30B ∠=︒，244AB AC ∴==.AB AE BE =+，15AE =，29BE ∴=.故选B.5．（2020·山西孝义）如图，等腰ABC ∆中,=⊥AB AC AD BC ，EF 垂直平分AB ，交AB 于点E ，交BC 于点F ，点G 是线段EF 上的一动点，若ABC ∆的面积是26cm ，6BC cm =，则ADG ∆的周长最小值是（ ）A ．4.5cmB ．5cmC ．5.5cmD ．6cm【答案】B【解析】解：如图，连接BG ．∵AB=AC ，AD∵BC ，6BC cm∵BD=DC=3cm ，∵S ∵ABC =12•BC•AD=6， ∵AD=2，∵EF 垂直平分AB ，∵BG=AG ，∵AG+DG=BG+GD ，∵BG+GD≥BD ，，∵GA+GD≥3，∵GA+GD 的最小值为3，∵∵ADG 的最小值为2+3=5，故选：B ．【点睛】本题考查轴对称-最短问题，线段的垂直平分线的性质，等腰三角形的性质等知识，解题的关键是灵活运用所学知识解决问题，属于中考常考题型．6．（2020·安徽利辛月考）已知点M(-4，2)，若点N 是y 轴上一动点，则M ，N 两点之间的距离最小值为（ ）A ．-4B ．2C ．4D ．-2【答案】C【解析】解：过直线外一点，到直线上的所有点的连线中，垂线段最短∵点N在y轴上的纵坐标为2，此时二者之间的距离最小值为0-（-4）=4故选C7．（2020·安徽安庆期末）如图，∵MON=45°，P为∵MON内一点，A为OM上一点，B为ON上一点，当PAB的周长取最小值时，∵APB的度数为( )A．80°B．90°C．110°D．120°【答案】B【解析】作出P点关于OM、ON的对称点A′、B′，然后连接A′B′∵点A′与点P关于直线OM对称，点B′与点P关于ON对称∵A′P∵OM，B′P∵ON，A′A=AP，B′B=BP∵∵A′=∵APA′，∵B′=∵BPB′∵A′P∵OM，B′P∵ON，∵∵MON+∵A′P B′=180°∵∵A′P B′=180°-45°=135°在∵A′B′P中，由三角形的内角和定理可知：∵A′+∵B′=180°-135°=45°∵∵A′PA+∵BP B′=45°∵∵APB=135°-45°=90°故答案选择：B=，AD、BE分别是底边BC和8．（2020·山西文水期末）如图，在∵ABC中，AB AC+的最小值等于（）腰AC上的中线，点P为AD上一动点，则PE PCA．线段AB的长B．线段BC的长C．线段AD的长D．线段BE的长【答案】D【解析】解：如图，连接BP，则PE+PC=PE+BP，所以BE就是PE+PC的最小值，故选D.9．（2020·辽宁连山期中）如图，等腰∵ABC的底边BC长为6，面积是36，腰AC的垂直平分线EF分别交AC，AB边于E，F点．若点D为BC边的中点，点M为线段EF上一动点，则∵CDM周长的最小值为（）A．6B．10C．15D．16【答案】C【解析】如图：连接AD交EF于点M，∵等腰∵ABC的底边BC长为6，点D为BC边的中点，∵AD∵BC，BD=CD=3，∵EF是腰AC的垂直平分线，连接CM，∵AM=CM，此时∵CDM的周长为：CM+DM+CD=AM+DM+CD=AD+CD CD的长为3固定，∵根据两点之间线段最短，∵CDM的周长最小．∵S∵ABC=12 BC•AD，∵12×6•AD=36，∵AD=12，∵AD+CD=12+3=15．故选：C．10．（2020·山西平遥月考）如图，等腰ABC∆的面积为9，底边BC的长为3，腰AC的垂直平分线EF分别交AC、AB边于点E、F，点D为BC边的中点，点M为直线EF上一动点，则DM CM+的最小值为（）A．12B．9C．6D．3【答案】C【解析】∵∵ABC是等腰三角形，点D是BC的中点∵AD∵BC∵AD=6∵EF是线段AC的垂直平分线∵点C关于直线EF的对称点为A∵AD的长为CM+MD的最小值∵CM+MD的最小值为6故答案选择：C.11．（2020·山东武城期中）如图，∵AOB=30°，∵AOB内有一定点P，且OP=10．在OA上有一点Q，OB上有一点R．若∵PQR周长最小，则最小周长是（）A．10B．15C．20D．30【答案】A【解析】设∵POA=θ，则∵POB=30°﹣θ，作PM∵OA与OA相交于M，并将PM延长一倍到E，即ME=PM．作PN∵OB与OB相交于N，并将PN延长一倍到F，即NF=PN．连接EF与OA相交于Q，与OB相交于R，再连接PQ，PR，则∵PQR即为周长最短的三角形．∵OA是PE的垂直平分线，∵EQ=QP；同理，OB是PF的垂直平分线，∵FR=RP，∵∵PQR的周长=EF．∵OE=OF=OP=10，且∵EOF=∵EOP+∵POF=2θ+2（30°﹣θ）=60°，∵∵EOF是正三角形，∵EF=10，即在保持OP=10的条件下∵PQR的最小周长为10．故选A．12．（2020·广东期中）如图，在∵ABC中，AB=AC，BC=4，∵ABC的面积是16，AC边的垂直平分线EF分别交AC，AB边于点E，F，若点D为BC边的中点，点M为线段EF上一动点，则∵CDM周长的最小值为（）A．4B．5C．10D．8【答案】C【解析】连接AD，AM．∵∵ABC是等腰三角形，点D是BC边的中点，∵AD∵BC，∵S∵ABC=12BC•AD=12×4×AD=16，解得AD=8，∵EF是线段AC的垂直平分线，∵点C关于直线EF的对称点为点A，∵MA=MC，∵AD≤AM+MD，∵AD的长为CM+MD的最小值，∵∵CDM的周长最短=（CM+MD）+CD=AD+12BC=8+12×4=8+2=10．故选C．二．填空题（共6小题）13．（2020·南京师范大学附属中学月考）如图，已知∵MON＝40°，P为∵MON内一定点，OM上有一点A，ON上有一点B，当∵P AB的周长取最小值时，∵APB的度数是_____°．【答案】100【解析】分别作点P关于OM、ON的对称点P′、P″，连接OP′、OP″、P′P″，P′P″交OM、ON于点A、B，连接P A、PB，此时∵P AB周长的最小值等于P′P″．由轴对称性质可得，OP′＝OP″＝OP，∵P′OA＝∵POA，∵P″OB＝∵POB，∵∵P′OP″＝2∵MON＝2×40°＝80°，∵∵OP′P″＝∵OP″P′＝（180°﹣80°）÷2＝50°，又∵∵BPO＝∵OP″B＝50°，∵APO＝∵AP′O＝50°，∵∵APB＝∵APO+∵BPO＝100°．故答案为100．14．（2020·江苏省靖江市月考）如图，∵ABC中，AB＝AC＝5，BC＝6，AD是BC边上的中线且AD＝4，F是AD上的动点，E是AC边上的动点，则CF+EF的最小值为_____．【答案】24 5【解析】解：作BM∵AC于M，交AD于F，∵AB＝AC＝5，BC＝6，AD是BC边上的中线，∵BD＝DC＝3，AD∵BC，AD平分∵BAC，∵B、C关于AD对称，∵BF＝CF，根据垂线段最短得出：CF+EF＝BF+EF≥BF+FM＝BM，即CF+EF≥BM，∵S∵ABC＝12×BC×AD＝12×AC×BM，∵BM＝BC ADAC⨯＝645⨯＝245，即CF+EF的最小值是245，故答案为：245．15．（2020·南通市月考）如图，在∵ABC中，AD平分∵BAC交BC于点D，点M，N分别是AD和AB上的动点，当S∵ABC＝12，AC＝8时，BM+MN的最小值等于_____．【答案】3【解析】解：如图，作点B关于AD的对称点B′∵AD是∵BAC的平分线，∵点B关于AD的对称点B′在AC上，过点B′作B′N∵AB于N交AD于M，由轴对称确定最短路线问题，点M即为使BM+MN最小的点，B′N＝BM+MN，过点B作BE∵AC于E，∵AC＝8，S∵ABC＝20，∵12×8•BE＝12，解得BE＝3，∵AD是∵BAC的平分线，B′与B关于AD对称，∵AB＝AB′，∵∵ABB′是等腰三角形，∵B′N＝BE＝3，即BM+MN的最小值是3．故答案为：3．16．（2020·江苏省锡山高级中学）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＝_____．【答案】30°【解析】解：如图，作点P关于OA的对称点C，关于OB的对称点D，连接CD，交OA于E，OB 于F．此时，∵PEF的周长最小．连接OC，OD，PE，PF．∵点P与点C关于OA对称，∵OA垂直平分PC，∵∵COA＝∵AOP，PE＝CE，OC＝OP，同理，可得∵DOB＝∵BOP，PF＝DF，OD＝OP．∵∵COA+∵DOB＝∵AOP+∵BOP＝∵AOB＝α，OC＝OD＝4，∵∵COD＝2α．又∵∵PEF的周长＝PE+EF+FP＝CE+EF+FD＝CD＝4，∵OC＝OD＝CD＝4，∵∵COD是等边三角形，∵2α＝60°，∵α＝30°．故答案为30°17．（2020·广东肇庆期中）如图，四边形ABCD中，∵BAD=130°，∵B=∵D=90°，在BC、CD上分别找一点M、N，使∵AMN周长最小时，则∵AMN+∵ANM的度数为．【答案】100°【解析】作A关于BC和CD的对称点A′,A″,连接A′A″,交BC于M,交CD于N,则A′A″即为∵AMN 的周长最小值．作DA延长线AH,∵∵DAB=120°，∵∵HAA′=60°，∵∵AA′M+∵A″=∵HAA′=60°，∵∵MA′A=∵MAA′，∵NAD=∵A″，且∵MA′A+∵MAA′=∵AMN，∵NAD+∵A″=∵ANM，∵∵AMN+∵ANM=∵MA′A+∵MAA′+∵NAD+∵A''=2(∵AA′M+∵A'')=2×60°=120°．故答案为120°.18．（2020·广西青秀期中）如图，等腰∵ABC中，AB＝AC＝4，BC＝6，∵ABD是等边三角形，点P是∵BAC的角平分线上一动点，连PC、PD，则PD+PC的最小值为_____．【答案】4【解析】如图，连接BP，∵点P是∵BAC的角平分线上一动点，AB＝AC，∵AP垂直平分BC，∵CP＝BP，∵PD+PC＝PD+PB，∵当B，P，D在在同一直线上时，BP+PD的最小值为线段BD长，又∵∵ABD是等边三角形，AB＝BD＝4，∵PD+PC的最小值为4，故答案为4．三．解析题（共6小题）19．（2020·江苏东台月考）如图，在长度为1个单位长度的小正方形组成的正方形网格中，点A、B、C在小正方形的顶点上．（1）在图中画出与∵ABC关于直线l成轴对称的∵A′B′C′；（2）在直线l上找一点P，使PB+PC的长最短．【解析】解：（1）如图所示：∵A′B′C′，即为所求；（2）如图所示：点P即为所求．20．（2020·华东师范大学青岛实验中学期中）如图，在∵ABC中，AB＝10，BC＝12，BC 边上的中线AD＝8．（1）证明：∵ABC为等腰三角形；（2）点H在线段AC上，试求AH＋BH＋CH的最小值．【答案】(1)证明见解析；(2)19.6【解析】(1)证明：∵AD是BC边上的中线，∵BD=DC=6，∵AB=10，BD=6，AD=8，∵BD 2+AD 2=62+82=102，∵∵ABD 是直角三角形，∵AD∵BC ，∵AD∵BC ，BD=DC ，∵AB=AC ，∵∵ABC 是等腰三角形．(2)解：∵AH+BH+CH=BH+AC=BH+10，∵当BH 最小时，AH+BH+HC 有最小值，由垂线段的性质可知：当BH∵AC 时，BH 有最小值， ∵1122BH AC BC AD ⨯⨯=⨯⨯， ∵111012822BH ⨯⨯=⨯⨯， ∵BH=9.6，∵AH+BH+HC 的最小值为：10+9.6=19.6．21．（2020·山东高唐期中）如图，在锐角ABC 中，7AC cm =，221ABC S cm =，AD 平分BAC ∠，M N 、分别是AD 和AB 上的动点，求BM MN +的最小值并说明理由.【答案】6cm【解析】解：如图，作N 关于AD 对称点为R ，作AC 边上的高BE （E 在AC 上）， AD 平分CAB ∠，ABC 为锐角三角形，R ∴必在AC 上， N 关于AD 的对称点为R ，MR MN ∴=，BM MN BM MR ∴+=+，即BM MN BR BE +=≥（垂线段最短）， ABC 的面积是221cm ，7AC =，17212BE ∴⨯⨯=， 6BE ∴=，即BM MN +的最小值为6cm .22．（2020·辽宁连山期中）如图，四边形ABCD 中，∵BAD ＝110°，∵B ＝∵D ＝90°，在BC ，CD 上分别找一点M ，N ，使∵AMN 周长最小，请在图中画出∵AMN ，写出画图过程并直接写出∵MAN 的度数．【答案】作图见解析，∵MAN的度数为40°．【解析】解：如图所示：作点A关于BC和DC的对称点E和F，连接EF，与BC和DC相交于点M和N，连接AM和AN，根据对称性得：AM＝EM，AN＝FN，AM+AN+MN＝EM+FN+MN＝EF，根据两点之间线段最短，此时∵AMN的周长最小，∵∵BAD＝110°，∵∵E+∵F＝180°﹣110°＝70°，∵∵EAM+∵F AN＝70°，∵∵MAN＝∵EAF-（∵EAM+∵F AN）＝40°．答：∵MAN的度数为40°．23．（2020·浙江萧山月考）已知点C为线段AB上一点，分别以AC、BC为边在线段AB同侧作∵ACD和∵BCE，且CA=CD，CB=CE，∵ACD=∵BCE，直线AE与BD交于点F，（1）如图1，若∵ACD=60°，则∵AFB=；如图2，若∵ACD=90°，则∵AFB=；如图3，若∵ACD=120°，则∵AFB=；（2）如图4，若∵ACD=α，则∵AFB=（用含α的式子表示）；（3）将图4中的∵ACD绕点C顺时针旋转任意角度（交点F至少在BD、AE中的一条线段上），变成如图5所示的情形，若∵ACD=α，则∵AFB与α的有何数量关系？并给予证明．【答案】（1）120°，90°，60°；（2）180°﹣α；（3）∵AFB=180°﹣α,证明详见解析.【解析】解：（1）如图1，CA=CD，∵ACD=60°，所以∵ACD是等边三角形．∵CB=CE，∵ACD=∵BCE=60°，所以∵ECB是等边三角形．∵AC=DC，∵ACE=∵ACD+∵DCE，∵BCD=∵BCE+∵DCE，又∵∵ACD=∵BCE，∵∵ACE=∵BCD．∵AC=DC，CE=BC，∵∵ACE∵∵DCB．∵∵EAC=∵BDC．∵AFB是∵ADF的外角．∵∵AFB=∵ADF+∵FAD=∵ADC+∵CDB+∵FAD=∵ADC+∵EAC+∵FAD=∵ADC+∵DAC=120°．如图2，∵AC=CD，∵ACE=∵DCB=90°，EC=CB，∵∵ACE∵∵DCB．∵∵AEC=∵DBC，又∵∵FDE=∵CDB，∵DCB=90°，∵∵EFD=90°．∵∵AFB=90°．如图3，∵∵ACD=∵BCE，∵∵ACD﹣∵DCE=∵BCE﹣∵DCE．∵∵ACE=∵DCB．又∵CA=CD，CE=CB，∵∵ACE∵∵DCB．∵∵EAC=∵BDC．∵∵BDC+∵FBA=180°﹣∵DCB=180°﹣（180﹣∵ACD）=120°，∵∵FAB+∵FBA=120°．∵∵AFB=60°．故填120°，90°，60°．（2）∵∵ACD=∵BCE，∵∵ACD+∵DCE=∵BCE+∵DCE．∵∵ACE=∵DCB．∵∵CAE=∵CDB．∵∵DFA=∵ACD．∵∵AFB=180°﹣∵DFA=180°﹣∵ACD=180°﹣α．（3）∵AFB=180°﹣α；证明：∵∵ACD=∵BCE=α，则∵ACD+∵DCE=∵BCE+∵DCE，即∵ACE=∵DCB．在∵ACE和∵DCB中，则∵ACE∵∵DCB（SAS）．则∵CBD=∵CEA，由三角形内角和知∵EFB=∵ECB=α．∵AFB=180°﹣∵EFB=180°﹣α．24．（2020·上海同济大学附属实验中学月考）已知：在ABC中，AB=AC，点E在AB上，以BE为底边作等腰DBE，取CE的中点为G，连接AG、DG．（1）如图1，若BE=AE，∵BDE=120°，∵BAC=60°，求证：AG∵DG；（2）如图2，若BE≠AE ，∵BDE ＋∵BAC=180°，则（1）中结论仍然成立吗？说明理由．【答案】（1）证明见解析；（2）（1）中结论AG DG ⊥仍然成立，理由见解析．【解析】解：（1）如图，延长DG 至H ，使,DG GH = 连接,,AD AH G 为CE 的中点，,EG CG ∴=,EGD CGH ∠=∠,EGD CGH ∴≌,,ED CH DEG GCH ∴=∠=∠等腰DBE ，BE 为底边，120,BDE ∠=︒,BD DE ∴= 30,DBE DEB ∠=∠=︒ BD CH ∴=，,60,AB AC BAC =∠=︒ABC ∴为等边三角形，,BE AE =,30,CE AB ACE BCE ∴⊥∠=∠=︒ 60,DEG HCG ∴∠=∠=︒30,ACH ∴∠=︒在ABD △与ACH 中，,30AB AC ABD ACH BD CH =⎧⎪∠=∠=︒⎨⎪=⎩,ABD ACH ∴≌,AD AH ∴=,DG GH =.AG DG ∴⊥（2）（1）中结论AG DG ⊥成立，理由如下： 如图，延长DG 至H ，使,DG GH = 连接,,AD AH G 为CE 的中点，,EG CG ∴=,EGD CGH ∠=∠,EGD CGH ∴≌,,ED CH DEG GCH ∴=∠=∠等腰DBE ，BE 为底边，设,BDE α∠=1,90,2BD DE DBE DEB α∴=∠=∠=︒- 180,BDE BAC ∠+=︒180,BAC α∴∠=︒-,AB AC =1,2ABC ACB α∴∠=∠=119090,22DBC ααα⎛⎫∴∠=-︒-=-︒ ⎪⎝⎭ 180,BEC EBC C ∠+∠+∠=︒ 1190180,22DEG BCE αα∴+︒-+∠+∠=︒ 90,DEG BCE ∴∠+∠=︒90,HCG BCE ∴∠+∠=︒190,2ACH ABD α∴∠=︒-=∠ 同（1）可得：,ABD ACH ≌ ,AD AH ∴=,DG GH =.AG DG ∴⊥。