11. 如图,在 $ Rt \triangle ABC $ 中,$ \angle ACB = 90^\circ $,$ \angle BAC = 30^\circ $,$ E $ 为边 $ AB $ 的中点,以 $ BE $ 为边作等边三角形 $ BDE $,连接 $ AD $,$ CD $.
(1) 求证 $ \triangle ACD $ 为等边三角形;
(2) 若 $ AC = 4 $,在边 $ AC $ 上找一点 $ H $,使得 $ BH + EH $ 最小,并求出这个最小值.

(1) 求证 $ \triangle ACD $ 为等边三角形;
(2) 若 $ AC = 4 $,在边 $ AC $ 上找一点 $ H $,使得 $ BH + EH $ 最小,并求出这个最小值.
答案
(1) 见证明;(2) 最小值为4。
解析
(1) 证明:在Rt△ABC中,∠ACB=90°,∠BAC=30°,则∠ABC=60°,AB=2BC。E为AB中点,故AE=EB=BC。
∵△BDE是等边三角形,∴BE=BD,∠DBE=60°。
又∵∠ABC=60°,∴∠ABD=∠ABC+∠CBD=∠DBE+∠CBD,得∠ABD=∠CBE。
在△ABD和△CBE中,AB=CB,∠ABD=∠CBE,BD=BE,∴△ABD≌△CBE(SAS),∴AD=CE。
∵E为Rt△ABC斜边AB中点,∴CE=AE=EB=AB/2=AC·cos30°=AC·(√3/2),又由∠BAC=30°,AC=AB·cos30°,故AC=AD=CD,∴△ACD为等边三角形。
(2) 作点B关于AC的对称点B',连接B'E交AC于H,此时BH+EH最小,最小值为B'E的长。
∵AC=4,∠BAC=30°,∴AB=8/√3,BC=4/√3。
E为AB中点,坐标法求得E(2√3/3,2),B'( -4√3/3,0)。
B'E=√[(2√3/3 + 4√3/3)² + (2-0)²]=√[(2√3)²+2²]=√(12+4)=4。
最小值为4。
∵△BDE是等边三角形,∴BE=BD,∠DBE=60°。
又∵∠ABC=60°,∴∠ABD=∠ABC+∠CBD=∠DBE+∠CBD,得∠ABD=∠CBE。
在△ABD和△CBE中,AB=CB,∠ABD=∠CBE,BD=BE,∴△ABD≌△CBE(SAS),∴AD=CE。
∵E为Rt△ABC斜边AB中点,∴CE=AE=EB=AB/2=AC·cos30°=AC·(√3/2),又由∠BAC=30°,AC=AB·cos30°,故AC=AD=CD,∴△ACD为等边三角形。
(2) 作点B关于AC的对称点B',连接B'E交AC于H,此时BH+EH最小,最小值为B'E的长。
∵AC=4,∠BAC=30°,∴AB=8/√3,BC=4/√3。
E为AB中点,坐标法求得E(2√3/3,2),B'( -4√3/3,0)。
B'E=√[(2√3/3 + 4√3/3)² + (2-0)²]=√[(2√3)²+2²]=√(12+4)=4。
最小值为4。
12. 如图,四边形 $ ABCD $ 中,$ AD = 2 $,$ \angle A = \angle D = 90^\circ $,$ \angle B = 60^\circ $,$ BC = 2CD $.
(1) 在 $ AD $ 上找到点 $ P $,使 $ PB + PC $ 的值最小(保留作图痕迹,不写证明过程);
(2) 求 $ PB + PC $ 的最小值.

(1) 在 $ AD $ 上找到点 $ P $,使 $ PB + PC $ 的值最小(保留作图痕迹,不写证明过程);
(2) 求 $ PB + PC $ 的最小值.
答案
(1) 作图见解析;(2) 4。
解析
(1) 作图步骤:作点C关于AD的对称点C',连接BC'交AD于点P,点P即为所求(作图痕迹略)。
(2) 设CD=x,则BC=2x。过点C作CE⊥AB于E,易知四边形AECD为矩形,∴AE=CD=x,CE=AD=2。在Rt△BCE中,∠B=60°,∠BCE=30°,∴BE=BC/2=x,由勾股定理得CE²+BE²=BC²,即2²+x²=(2x)²,解得x=2√3/3。∴CD=2√3/3,C'为C关于AD的对称点,∴C'D=CD=2√3/3,C'坐标(-2√3/3,2),B坐标(4√3/3,0)。BC'=√[(4√3/3 + 2√3/3)² + (0 - 2)²]=√[(2√3)² + (-2)²]=4。故PB+PC的最小值为4。
(2) 设CD=x,则BC=2x。过点C作CE⊥AB于E,易知四边形AECD为矩形,∴AE=CD=x,CE=AD=2。在Rt△BCE中,∠B=60°,∠BCE=30°,∴BE=BC/2=x,由勾股定理得CE²+BE²=BC²,即2²+x²=(2x)²,解得x=2√3/3。∴CD=2√3/3,C'为C关于AD的对称点,∴C'D=CD=2√3/3,C'坐标(-2√3/3,2),B坐标(4√3/3,0)。BC'=√[(4√3/3 + 2√3/3)² + (0 - 2)²]=√[(2√3)² + (-2)²]=4。故PB+PC的最小值为4。
13. 请仅用无刻度直尺完成以下作图.
(1) 如图 1,在直线 $ l $ 上画点 $ M $,$ N $,使得 $ MN $ 的长与小正方形的边长相等,且 $ AM + BN $ 最小;
(2) 如图 2,在直线 $ l $ 上画点 $ M $,$ N $,使得 $ MN $ 的长与小正方形的边长相等,且 $ AM + MN + BN $ 最小.

(1) 如图 1,在直线 $ l $ 上画点 $ M $,$ N $,使得 $ MN $ 的长与小正方形的边长相等,且 $ AM + BN $ 最小;
(2) 如图 2,在直线 $ l $ 上画点 $ M $,$ N $,使得 $ MN $ 的长与小正方形的边长相等,且 $ AM + MN + BN $ 最小.
答案
(1) ① 找到点B向左平移1个小正方形边长的格点B';② 连接A、B',交直线l于点M;③ 点M向右平移1个小正方形边长得点N。
(2) ① 找到点A向右平移1个小正方形边长的格点A';② 连接A'、B,交直线l于点N;③ 点N向左平移1个小正方形边长得点M。
(2) ① 找到点A向右平移1个小正方形边长的格点A';② 连接A'、B,交直线l于点N;③ 点N向左平移1个小正方形边长得点M。
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