综合与实践 最短路径问题 分层作业（解析版）

2/2综合与实践最短路径问题目录TOC\o"1-3"\h\u类型一、求线段之和取最小值时的角度或线段长 1类型二、求线段之和的最小值 5类型三、求周长的最小值 9类型四、作图问题 14TOC\o"1-3"\h\u类型一、求线段之和取最小值时的角度或线段长1．如图，在中，于分别是线段上的动点，，当最小时，的度数为（

）

A． B． C． D．【答案】A【分析】本题考查了最短路线问题，全等三角形的性质，等边对等角，凡是涉及最短距离的问题，一般要考虑线段的性质定理，结合轴对称变换来解决，多数情况要作点关于某直线的对称点．在下方作，使，连接，则最小值为，此时A、N、三点在同一直线上，推出，所以，即可得到．【详解】解：在下方作，使，连接．则，．∴，即最小值为，此时A、N、三点在同一直线上．∵，，∴，∵，∴，∴，∴，∴，∴，∴，故选：A．2．如图，在中，，，点在边上，且，点，分别是边，上的动点，当最小时，，则长为（

）A．10 B．12 C．14 D．16【答案】D【分析】本题主要考查了最短路线问题，凡是涉及最短距离的问题，一般要考虑线段的性质定理，结合轴对称变换来解决，多数情况要作点关于某直线的对称点．作点关于的对称点，作于M，交于P，此时，根据垂线段最短，的最小值等于垂线段的长，利用含角的直角三角形的性质求解即可．【详解】解：如图所示，作点关于的对称点，作于M，交于P，，此时最小，在中，，∴，∵，∴，∵，∴，∵，∴，∴，∴，故选：D．3．如图，在中，于点，于点，，，若点，分别是线段，上的动点，则的最小值与线段（

）的长度相等．A． B． C． D．【答案】B【分析】本题考查了轴对称—最短路径问题、等边三角形的判定与性质，理解转化思想和等边三角形的性质是解答本题的关键．在上取点，使得，根据线段的垂直平分线的性质找到最小值，再根据等边三角形的性质求解即可．【详解】解：在上取点，使得，过作于，，垂直平分，，，，即的最小值为的长，当时，最小，过作于，，，为等边三角形，于点，于，，故选：B．4．如图，在中，AD是的角平分线，E，F分别是，上的动点．若，当的值最小时，的度数为．【答案】【分析】过点B作于点G，交于点，过点作于点，与交于点，连接、，证明垂直平分，推出，由三角形三边关系可知，，即的值最小为，通过证明，推出，因此利用三角形外角的性质求出即可．本题考查垂直平分线的判定与性质，全等三角形的判定与性质，角平分线的定义，三角形外角的性质，三角形三边关系等知识点，解题的关键是找出取最小值时点E的位置．【详解】解：过点B作于点G，交于点，过点作于点，与交于点，连接、，，，，∴，，，垂直平分，，，当点E在点处时，最小，，，，，，，即当的值最小时，的度数为故答案为：类型二、求线段之和的最小值5．如图，在中，，平分．点，分别是，上的动点，若的面积为6，则的最小值为．【答案】【分析】本题考查最短路线问题，解答中涉及垂线段最短，能够根据相关知识得到的最小值为的长是解题的关键．在上截取，连接，，证明，得到，由此得到，当点G，F，共线时，最小，即为的长，此时，过点C作交于点F，根据面积求出的长即可解决问题．【详解】解：在上截取，连接，，∵平分，∴，又∵，∴，∴，∴∴当点G，F，共线时，最小，即为的长，此时，如图，过点C作交于点，∵，，∴，解得，∴的最小值为，故答案为：．6．如图，等边与关于直线对称，且的边长为3，为线段上一动点，则的最小值是．【答案】6【分析】此题考查了等边三角形的性质，轴对称的性质，全等三角形的判定及性质，最短路径问题，正确掌握全等三角形的判定是解题的关键．根据等边三角形的性质及轴对称的性质得到，，证明，得到，推出当A、D、三点共线时，最小，此时．【详解】解∶如图，连接，由对称性质可知，．．．．．，∴当A、D、三点共线时，最小，此时．故答案为∶6．7．在中，，，，，垂直平分，点是上一动点，过作，垂足为点，连接，则的最小值为．【答案】【分析】本题考查了垂直平分线的性质、三角形的高，利用垂直平分线的性质转化是解题的关键．连接，根据垂直平分线的性质得到，则有，分析可知当三点共线时，有最小值，最小值为的长，此时是的高，再利用等面积法即可求解．【详解】解：如图，连接，∵垂直平分，点是上一动点，∴，∴，∴当三点共线时，有最小值，最小值为的长，∵，三点共线，∴此时是的高，∴∴的最小值为．故答案为：．8．如图，在等边中，D为中点，点P，Q分别为上的点，，，在上有一动点E，则的最小值为．【答案】7【分析】本题考查轴对称-最短路线问题，等边三角形的判定与性质，作点Q关于的对称点，连接交于E，连接，此时的值最小，最小值，求出即可，解题的关键是学会利用轴对称解决最短问题．【详解】解：∵是等边三角形，∴，∵D为中点，∴，∵，∴，如图，作点Q关于的对称点，连接，则，当点P，E，共线时，最小值为，∵，∴，∴，∴，∵，∴是等边三角形，∴，∴的最小值为，故答案为：．类型三、求周长的最小值9．如图，等腰三角形的底边长为2，面积是8，腰的垂直平分线分别交、边于E，F点．若点D为边的中点，点M为线段EF上一动点，则周长的最小值为（

）A．7 B．8 C．9 D．10【答案】C【分析】本题考查的是轴对称最短路线问题，熟知等腰三角形三线合一的性质是解答此题的关键．连接、，由于是等腰三角形，点是底边边的中点，故，再根据三角形的面积公式求出的长，再根据是线段的垂直平分线可知，点关于直线的对称点为点，故的长为的最小值，由此即可得出结论．【详解】解：连接、，是等腰三角形，点是边的中点，，，解得，是线段的垂直平分线，点关于直线的对称点为点，∴∵∴当A、M、D三点共线时，值最小，的长为的最小值，周长的最小值．故选：C．10．如图，在中，，的面积为12，，分别以点A、B为圆心，以大于的长为半径作弧，两弧分别交于E，F，连接EF，D为BC的中点，M为直线EF上任意一点．则周长最小值为（

）A．8 B．10 C．12 D．14【答案】A【分析】本题考查了两点之间线段最短，尺规作垂直平分线，三角形的面积公式，解题关键是利用三角形的面积公式求解．先根据两点之间线段最短，找出最小值，再根据三角形的面积公式求解．【详解】连接，由作图得：是的垂直平分线，∴，∴，∵，D为的中点，∴，，∵的面积为，，∴，∴，∴，∴周长最小值为，故选：A．11．如图，等腰底边长为，面积，腰的垂直平分线交于点，若D为边上中点，为线段上一动点，则的周长最小值为．【答案】8【分析】此题考查了轴对称——最短路线问题，连接，由于是等腰三角形，点是边的中点，故，再根据三角形的面积公式求出的长，再根据是线段的垂直平分线可知，点B关于直线的对称点为点A，故的长为的最小值，由此即可得出结论，熟知等腰三角形三线合一的性质，两点之间线段最短是解答此题的关键．【详解】解：连接，

∵是等腰三角形，点是边的中点，∴，∴，解得：，∵是线段的垂直平分线，∴点B关于直线的对称点为点A，∴的长为的最小值，∴的周长最短，故答案为：8．12．如图，在中，已知，，的垂直平分线交于点，交于点，为直线上一点，连结，则的周长最小值是．【答案】13【分析】本题主要考查了线段垂直平分线的性质、轴对称、最短路线问题等知识，将周长的最小值转化为是解题的关键．连接，由是的垂直平分线，得，则，由两点之间线段最短可知的最小值为，即可得出答案．【详解】解：连接，是的垂直平分线，，，点、、三点在一条直线上时，的最小，最小值为，最小值为，此时点与点重合，周长的最小值为，故答案为：13．13．如图，等腰三角形的底边长为10，面积是60，腰的垂直平分线分别交，边于E，F点．若点为边的中点，点为线段上一动点，则周长的最小值为．【答案】17【分析】本题考查的是轴对称一最短路线问题，熟知等腰三角形三线合一的性质是解答此题的关键．连接，，由于是等腰三角形，点是边的中点，故，再根据三角形的面积公式求出的长，再再根据是线段的垂直平分线可知，点B关于直线的对称点为点，故的长为的最小值，由此即可得出结论．【详解】连接，，∵是等腰三角形，点是边的中点，∴，解得∵是线段的垂直平分线，∴点B关于直线EF的对称点为点，∴的长为的最小值，∴的周长最短．故答案为：17．14．如图，等腰三角形的底边长为6，面积是36，腰的垂直平分线分别交，边于，点．若点为边的中点，点为线段上一动点，则周长的最小值为．【答案】15【分析】本题考查的是轴对称最短路线问题，连接，由于是等腰三角形，点是边的中点，故，再根据三角形的面积公式求出的长，再根据是线段的垂直平分线可知，点关于直线的对称点为点，故的长为的最小值，由此即可得出结论．熟知等腰三角形三线合一的性质是解答此题的关键．【详解】解：连接，是等腰三角形，点是边的中点，，，解得，是线段的垂直平分线，点关于直线的对称点为点，的长为的最小值，的周长最短．故答案为：15．类型四、作图问题15．昆明市打算在某条街道新建一所中学，为了方便居民区A、B的学生上学，要使A、B两小区到学校的距离之和最小，则学校C的位置应该在（

）A． B．C． D．【答案】C【分析】本题考查了最短路径，先作点A关于街道的对称点，再连接，与街道的所在直线的交点即为点，此时，满足A、B两小区到学校的距离之和最小，即可作答．【详解】解：∵要使A、B两小区到学校的距离之和最小，∴先作点A关于街道的对称点，再连接，与街道的所在直线的交点即为点，学校C的位置如图所示：∴此时，故选：C．16．如图，在中，，、分别为、的中点，平分交边于点，为上一动点，若使得的值最小，下列四个示意图中正确的是（

）A． B．C． D．【答案】B【分析】本题考查了根据轴对称的性质求最短距离，作点关于的对称点，连接，交于点P，即可使得的值最小，据此作答，熟练利用轴对称的性质是解题的关键．【详解】解：，为的中点，作点关于的对称点，点在上，连接，交于点P，即可使得的值最小，题中B选项符合要求，故选：B．17．直线表示一条河的两岸，且，若村庄P和村庄Q在这条河的两岸．现要在这条河上建一座桥（桥与河的两岸垂直），使得从村庄P经桥过河到村庄Q的路径最短，即最小．则下列图中满足条件的是（

）A． B．C． D．【答案】A【分析】本题考查了平移﹣最短路径问题，掌握转化思想是解题的关键．先根据平移的性质，把问题转化为最短路径问题，再轴对称的性质作图．【详解】解：∵，∴先把和点P向上平移，使与重合，点P平移到，再连接交于点F，再反方向平移回原来位置即可，故选：A．18．在平面直角坐标系中的位置如图所示．(1)作出关于y轴对称的并写出的坐标；(2)求的面积；(3)在x轴上画出点P，使最小（不写作法）．【答案】(1)的坐标为，图见解析(2)5(3)见解析【分析】本题考查坐标与图形变换——轴对称，利用割补法求三角形面积，线段最值问题，掌握轴对称的性质是解题的关键．（1）作出各顶点关于y轴的对称点，顺次连接即可，根据的位置可写出坐标；（2）利用割补法求解；（3）作点B关于x轴的对称点，连接交x轴于点P，由，可得点P即为所求．【详解】（1）解：如图，即为所求，的坐标为；（2）解：；（3）解：如图，点P即为所求．19．如图：在正方形网格上有一个．(1)画出关于直线的对称图形；(2)若在上存在一点，使得的值最小，请在图中画出点的位置；(3)若网格上最小正方形的边长为，求的面积．【答案】(1)见解析；(2)见解析；(3)．【分析】本题考查作图-轴对称变换，勾股定理，轴对称最短路径问题等知识，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.（1）利用轴对称变换的性质分别作出，，的对应点，，即可;（2）连接交直线于点，连接，点即为所求;（3）利用割补法求三角形的面积即可.【详解】（1）解：如图，即为所求;（2）解：如图，点即为所求;（3）解：的面积.20．如图A，B两城镇在河流的异侧，架一座桥连通两岸，选择一个架桥点使从A到B距离最短，架桥点选在何处，请在图中画出．【答案】见解析【分析】本题主要考查最短路径问题，熟练掌握两点之间直线最短进行解答即可．过点作垂直于河岸，且使的长等于河宽，连接与河岸相交于点E，过点E作垂直河岸于点F，则为所建桥的位置．【详解】解：如图所示，即为所作．21．已知，如图，在平面直角坐标系中，点，点，点，是轴上一点．(1)画出关于轴对称的，并写出点的坐标；(2)若最小，请在图中找到符合条件的点．（不写作法，保留作图痕迹）．【答案】(1)图见解析，(2)见解析【分析】本题考查了利用轴对称变换作图和利用轴对称的性质求最短路径问题，点的坐标，熟练掌握网格结构，准确找出对应顶点的位置是解题的关键．（1）分别描出点、、关于轴的对称点、、，再顺次连接各点得到△，进而得到点的坐标；（2）作点关于轴的对称点，连接点和点，记交轴于一点，则点即为使得的和最小的点；【详解】（1）解：如图所示：即为所求，．（2）解：如图所示，点即为所求．∵点B与点关于x轴对称，∴，∴，根据两点间线段最短，得最小，最小值等于的长．22．如图，在正方形网格中，每个小正方形的边长都为1，网格中有一个格点（即三角形的顶点都在格点上）．(1)作出关于直线对称的（要求A与与与相对应）；(2)求的面积(3)在直线上找一点，使得的和最小．（保留作图痕迹）【答案】(1)见解析(2)5(3)见解析【分析】本题考查作图-轴对称变换，三角形的面积，轴对称最短问题等知识，解题的关键是掌握轴对称变换的性质．（1）利用轴对称变换的性质分别作出A，B，C的对应点，，，依次连接即可；（2）把三角形的面积看成矩形的面积减去周围的三个三角形面积即可；（3）连接交直线l于点P，连接，则，故，根据两点之间线段最短可得此时最小，即点P即为所求．【详解】（1）解：如图，即为所求；（2）解：；（3）解：如图，点P即为所求．23．已知，是，两个城镇和一条河流．(1)如图1，，两个城镇在河流同一侧，现计划在河边找一点建造一个抽水站，抽水到，两镇，在河边找出点的位置，使的值最小（保留作图痕迹）．(2)如图2，，两个城镇在河流的两侧，现计划在河流靠镇的一边找一点建造一个抽水站，抽水到，两镇，因条件限制，铺在河流中的管道必须垂直于河边，请在河边找出点的位置，使铺设管道的总长最小（保留作图痕迹）．【答案】(1)见解析(2)见解析【分析】本题考查了轴对称的性质、平移的性质、最短路径问题，根据轴对称和平移的性质正确作图是解题的关键．（1）根据轴对称的性质作图即可；（2）根据平移的性质作图即可．【详解】（1）解：如图1，作关于河边（直线）的对称点，连接交直线于点，连接，由轴对称的性质得，∴，∴当三点共线时，的值最小，∴如图所示，点的位置即为所求；（2）解：设河流宽度（直线与直线之间的距离）为，将点向下平移至，连接交直线于点，作直线交直线于点，连接，如图2：则，由平移的性质得，，∴，∴当三点共线时，的值最小，即铺设管道的总长最小，∴如图所示，点的位置即为所求．24．如图，m是某工业园区的中轴线，某科技公司的工作区A和生活区B在m同侧，从图纸上看它们正好在正方形网格的格点上．公司计划在中轴线上选一点P发放午餐，工作人员一般是从工作区A下班后到P点领取午餐，然后到休息区B就餐、休息．P点选在哪一点才能使工作人员所走的路程之和最短？请在下图中标出点P的位置并画出工作人员所走路线．【答案】P点选在关于直线的对称点和点B的连线于直线m的交点；路线见解析【分析】本题考查了轴对称解决最短路径问题，解题关键是依据轴对称性质和两点之间线段最短来确定P点．作关于直线的对称点（或作关于直线的对称点）．连接（或），这条线段与直线的交点就是所求的点．因为根据轴对称性质，（或），那么（或），而两点之间线段最短，所以此时的和最短，连接，这就是工作人员所走的最短路线．【详解】解：作关于直线的对称点，连接，交直线m于点P，点P即为使路程和最短的点；连接，这就是工作人员所走的最短路线．25．如图所示，在正方形网格中，每个小正方形的边长为1个单位长度．(1)请画出四边形关于直线m成轴对称的四边形；(2)请在直线m上确定一点P，使最短．【答案】(1)见解析；(2)见解析．【分析】本题考查作图﹣轴对称变换、轴对称﹣最短路线问题，熟练掌握轴对称的性质是解答本题的关键．（1）根据轴对称的性质作图即可．（2）连接，交直线m于点P，则点P即为所求．【详解】（1）解：如图，四边形即为所求．（2）如图，连接，交直线m于点P，连接，此时，为最小值，则点P即为所求．1．在一条笔直的公路上有7个村庄依次为A、B、C、D、E、F、G，其中A、B、C、D、E、F离城市的距离分别为4，10，15，17，19，，而村庄G正好是的中点．现要在某个村庄建一个活动中心，使各村到活动中心的路程之和最短，则活动中心应建在（

）A．A处 B．C处 C．G处 D．E处【答案】B【分析】本题考查的是比较线段的长短，先根据题意求出各点间的距离并在图上表示出来，再分别计算出各村到选项中所给的村的路程和，再比较出其大小即可．【详解】解：A、B、C、D、E、F离城市的距离分别为4，10，15，17，19，，∴又村庄G正好是的中点，∴，∴各村间的距离如图所示：各村到A村的路程和为：，各村到E村的路程和为：，各村到C村的路程和为：；各村到G村的路程和为：．，故活动中心应建在C村．故选B．2．快递员小明每天从快递点P骑电动三轮车到A，B，C三个小区投送快递，每个小区经过且只经过一次，最后返回快递点P．P，A，B，C之间的距离（单位：）如图所示，则小明骑行的最短距离为（

）A．4.5 B．5.2 C．6 D．6.2【答案】B【分析】本题涉及到距离的计算．有理数加法的实际应用，需要找出所有可能的路线，计算其距离，再比较得出最短距离．【详解】找出所以可能路线计算：P→B→A→C→P，距离为km；P→B→C→A→P，距离为kmP→A→B→C→P，距离为km；P→A→C→B→P，距离为km；P→C→A→B→P，距离为km；P→C→B→A→P，距离为km通过比较这些路线的距离，是最短的．故选：B3．如图，在中，是边上的中线．（1）若，则的度数是．（用含的式子表示）（2）若是线段上的一个动点，为线段上的一个动点，则的最小值是．【答案】【分析】本题考查了轴对称-最短路径问题、等腰三角形的性质，熟练掌握性质定理是解题的关键．（1）根据等腰三角形的三线合一得出，，再根据三角形内角和即可得出答案；（2）连接，过点作交与点，根据等腰三角形的性质可得出的最小值是的长，再根据三角形面积公式即可得出答案．【详解】解：（1），是表上的中线，，平分，，，，；（2）连接，过点作交与点，所在直线是等腰三角形的对称轴，，，的最小值是的长，，，的最小值是，故答案为：，．4．【任务一】某小区要在街道旁修建一个奶站，向居民区A，B提供牛奶，奶站应建在什么地方，才能使A，B到它的距离之和最短？该问题给牛奶公司造成了困扰，现向居民们征求意见．小明同学将小区和街道抽象出的平面图形，并用轴对称的方法巧妙地解决了这个问题．如图1，作A关于直线m的对称点，连接与直线m交于点C，点C就是所求的位置．请你在下列阅读、应用的过程中，完成解答并填空：证明：如图2，在直线m上另取任一点D，连结AD，，BD，∵直线m是点A，的对称轴，点C，D在m上，∴______，________，∴_____在中，∵，∴．∴，即最小，【任务二】如图3，有两条公路AO和BO经过村庄，它们的夹角，现要在距离村庄500米的种植园P处新建如图所示的三条小路PM，PN，MN，使三条小路刚好围成一个三角形，周长的最小值为_____米．【任务三】实践应用：如图4，在中，，，，，AD平分，M、N分别是AD、AC边上的动点，求的最小值．【答案】任务一：，，；任务二：500任务三：【分析】任务一：根据题意利用对称性和三角形的三边关系填空即可；任务二：作点关于直线的对称点，作点关于直线的对称点，连接，分别交、于、，得到△的周长的最小值为，再证得△为边长为500的等边三角形即可得出答案；任务三：过点作交于点，交于点，过点作于点，根据角平分线的性质得到，这时有最小值，即的长度，根据三角形的面积公式即可得到结论．【详解】任务一：证明：如图2，在直线上另取任一点，连结，，，直线是点，的对称轴，点，在上，，，．在△中，，．，即最小，故答案为：，，；任务二：作点关于直线的对称点，作点关于直线的对称点，连接，分别交、于、，如图：，，的周长为，此时的周长取得最小值，且最小值为，由轴对称的性质得：，，，，，，，，△为边长为500的等边三角形，，△的周长的最小值为500米，故答案为：500；任务三：如图，过点作交于点，交于点，过点作于点，是的平分线．，，这时有最小值，即的长度，，，，，，，即的最小值为．【点睛】本题考查几何变换的综合应用，主要考查轴对称，三角形的面积公式，三角形的三边关系，等边三角形的判定与性质，最短路径问题，角平分线的性质，文字量多，读懂题意是解题的关键．1．综合与实践【提出问题】唐朝诗人李颀的诗《古从军行》中“白日登山望烽火，黄昏饮马傍交河”里隐含着一个有趣的数学问题——将军饮马．如图①，将军从山脚下的点A出发，到一条笔直的河边l饮马后再回到点B宿营，他时常想，怎么走才能使他每天走的路程之和最短呢？【分析问题】（1）小亮：如图②，作点B关于l的对称点，连接与l交于点C，点C就是饮马的地方，此时按路线走的路程就是最短的．小慧：你能详细解释原因吗？小亮：如图③，在l上另取一点，连接，只要证明即可．请写出小亮的证明过程．【解决问题】（2）任务一：如图④，将军牵马从军营P处出发，先到河边饮马，再到草地牧马，最后回到P处，试分别在和上各找一点，使得将军走过的路程最短（保留画图痕迹，辅助线用虚线，最短路径用实线）；（3）任务二：如图⑤，在P，Q两村之间有两条河，且每条河的宽度处处相等，从P村前往Q村，要经过这两条河．现在要在这两条河上分别造一座垂直于河岸的桥，则这两座桥造在何处可使由P村到Q村的路程最短（要求在图上标出道路和大桥的位置）？【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析【分析】本题考查将军饮马问题，熟练掌握轴对称的性质，是解题的关键：（1）根据成轴对称的性质，结合三角形的三边关系即可得出结论；（2）分别作点P关于的对称点C，D，连接，分别交于点E，F，则路线即为所求；（3）分别过点P和点Q作的垂线，垂足分别为A，B，在上截取等于靠近P村的河的宽，在上截取等于靠近Q村的河的宽，连接分别交于点E，M，分别过点E，M作的垂线，垂足分别为F，N，连接，则路线即为所求．【详解】（1）解：∵点关于l对称，，，，，∴作点B关于l的对称点，连接与l交于点C，点C就是饮马的地方，此时按路线走的路程是最短的．（2）任务一：如答图①所示，路线即为所求．（3）任务二：如答图②所示，路线即为所求．2．教材呈现：如图是华师版八年级上册数学教材第94页的部分内容．2．线段垂直平分线我们已经知道线段是轴对称图形，线段的垂直平分线是线段的对称轴．如图，直线是线段的垂直平分线，是上任一点，连结、．将线段沿直线对折，我们发现与完全重合．由此即有：绕段垂直平分线的性质定理

线段垂直平分线上的点到线段两端的距离相等．已知：如图，，垂足点为C，，点P是直线的任意一点，求证：．分析