24.(12分)已知,在平面直角坐标系中,直线$y=-\dfrac{3}{4}x+3\sqrt{3}$交$x$,$y$轴于点$A$,$B$,$D$为线段$OA$上一动点,连$BD$,过$D$作$BD$的垂线,并截取$DE$,使$DE=BD$,连$BE$.分别过$A$,$B$作坐标轴的平行线交于点$C$.
(1)如图1,当点$E$在$CA$上时,求证:$△ BOD≌△ DAE$;
(2)如图2,过点$C$作$BD$的平行线交$x$轴于$F$,若点$E$恰好在$CF$上,求点$D$的坐标;
(3)如图3,$G$为$BE$的中点,连接$AG$,直接写出$AG$的最小值.

(1)如图1,当点$E$在$CA$上时,求证:$△ BOD≌△ DAE$;
(2)如图2,过点$C$作$BD$的平行线交$x$轴于$F$,若点$E$恰好在$CF$上,求点$D$的坐标;
(3)如图3,$G$为$BE$的中点,连接$AG$,直接写出$AG$的最小值.
答案
(1)证明:
∵BD⊥DE,AC⊥OA,
∴∠BDE=90°,∠OAC=90°,
∴∠BDO=90° - ∠ADE=∠DEA,∠BOD=90°=∠DAE,
在△BOD和△DAE中,
$\begin{cases}∠BOD = ∠DAE\\∠BDO = ∠DEA\\BD = DE\end{cases}$
∴△BOD≌△DAE(AAS);
(2)解:过E作EH⊥OF于H,
设D(m,0),
在y=-$\frac{3}{4}$x+3√3中,令x=0得y=3√3,令y=0得x=4√3,
∴A(4√3,0),B(0,3√3),
∵BD⊥DE,EH⊥OF,
∴∠BDE=90°,∠DHE=90°,
∴∠BDO=90° - ∠HDE=∠DEH,∠BOD=90°=∠DHE,
∵BD=DE,
∴△BOD≌△DHE(AAS);
∴OB=DH=3√3,OD=EH=m,
∵BC//OF,BD//CF,
∴四边形BDFC是平行四边形,∠DEF=∠BDF=90°,
∴DF=BC=OA=4√3,
∴OF=OD+DF=m+4√3,
∴HF=OF - OD - DH=(m+4√3) - m - 3√3 = √3,
∴EF²=HF²+EH²=3+m²,
∵DE²=BD²=OB²+OD²=(3√3)²+m²=m²+27,
∵EF²+DE²=DF²,
∴3+m²+m²+27=(4√3)²,
解得m=3或m=-3(舍去),
∴D(3,0);
(3)解:过E作EH⊥OF于H,
设D(t,0),
∵BD⊥DE,EH⊥OF,
∴∠BDE=90°,∠DHE=90°,
∴∠BDO=90° - ∠HDE=∠DEH,∠BOD=90°=∠DHE,
∵BD=DE,
∴△BOD≌△DHE(AAS);
∴OB=DH=3√3,OD=EH=t,
∴OH=t+3√3,
∴E(t+3√3,t),
∵G为BE的中点,B(0,3√3),
∴G($\frac{t+3\sqrt{3}}{2}$,$\frac{t+3\sqrt{3}}{2}$),
∵A(4√3,0),
∴AG=$\sqrt{(4\sqrt{3}-\frac{t+3\sqrt{3}}{2})^2 + (\frac{t+3\sqrt{3}}{2})^2}$=$\sqrt{\frac{(t-\sqrt{3})^2 + 48}{2}}$,
当t=√3时,AG最小值为$\sqrt{\frac{48}{2}}$=2√6,
∴AG的最小值为2√6.
∵BD⊥DE,AC⊥OA,
∴∠BDE=90°,∠OAC=90°,
∴∠BDO=90° - ∠ADE=∠DEA,∠BOD=90°=∠DAE,
在△BOD和△DAE中,
$\begin{cases}∠BOD = ∠DAE\\∠BDO = ∠DEA\\BD = DE\end{cases}$
∴△BOD≌△DAE(AAS);
(2)解:过E作EH⊥OF于H,
设D(m,0),
在y=-$\frac{3}{4}$x+3√3中,令x=0得y=3√3,令y=0得x=4√3,
∴A(4√3,0),B(0,3√3),
∵BD⊥DE,EH⊥OF,
∴∠BDE=90°,∠DHE=90°,
∴∠BDO=90° - ∠HDE=∠DEH,∠BOD=90°=∠DHE,
∵BD=DE,
∴△BOD≌△DHE(AAS);
∴OB=DH=3√3,OD=EH=m,
∵BC//OF,BD//CF,
∴四边形BDFC是平行四边形,∠DEF=∠BDF=90°,
∴DF=BC=OA=4√3,
∴OF=OD+DF=m+4√3,
∴HF=OF - OD - DH=(m+4√3) - m - 3√3 = √3,
∴EF²=HF²+EH²=3+m²,
∵DE²=BD²=OB²+OD²=(3√3)²+m²=m²+27,
∵EF²+DE²=DF²,
∴3+m²+m²+27=(4√3)²,
解得m=3或m=-3(舍去),
∴D(3,0);
(3)解:过E作EH⊥OF于H,
设D(t,0),
∵BD⊥DE,EH⊥OF,
∴∠BDE=90°,∠DHE=90°,
∴∠BDO=90° - ∠HDE=∠DEH,∠BOD=90°=∠DHE,
∵BD=DE,
∴△BOD≌△DHE(AAS);
∴OB=DH=3√3,OD=EH=t,
∴OH=t+3√3,
∴E(t+3√3,t),
∵G为BE的中点,B(0,3√3),
∴G($\frac{t+3\sqrt{3}}{2}$,$\frac{t+3\sqrt{3}}{2}$),
∵A(4√3,0),
∴AG=$\sqrt{(4\sqrt{3}-\frac{t+3\sqrt{3}}{2})^2 + (\frac{t+3\sqrt{3}}{2})^2}$=$\sqrt{\frac{(t-\sqrt{3})^2 + 48}{2}}$,
当t=√3时,AG最小值为$\sqrt{\frac{48}{2}}$=2√6,
∴AG的最小值为2√6.
解析
【分析】
本题是平面直角坐标系中的几何综合题,分三小问逐步突破:
(1)证明△BOD≌△DAE,需利用直角性质和同角余角相等推导对应角相等,结合已知边相等,用AAS判定全等;
(2)求点D坐标,先确定A、B的坐标,通过作辅助线构造全等三角形得到线段关系,再利用平行四边形性质结合勾股定理列方程求解;
(3)求AG的最小值,先由全等得到E的坐标,再用中点坐标公式得G的坐标,通过两点间距离公式写出AG的表达式,结合二次函数性质求最小值。
【解析】
(1)证明:
直线$y=-\dfrac{3}{4}x+3\sqrt{3}$交x、y轴于A、B,令$x=0$得$B(0,3\sqrt{3})$,令$y=0$得$A(4\sqrt{3},0)$。
∵AC是过A作y轴平行线、过B作x轴平行线的交点,
∴∠BOD=∠DAE=90°。
又BD⊥DE,
∴∠BDE=90°,则∠BDO + ∠ADE=90°,结合∠ADE + ∠DEA=90°,得∠BDO=∠DEA。
在△BOD和△DAE中:
$\begin{cases}∠BOD = ∠DAE \\∠BDO = ∠DEA \\BD = DE\end{cases}$
∴△BOD≌△DAE(AAS)。
(2)解:设$D(m,0)$,过E作$EH⊥OF$于H,
∵BD⊥DE,
∴∠BDE=90°,则∠BDO + ∠EDH=90°,结合∠EDH + ∠DEH=90°,得∠BDO=∠DEH,且∠BOD=∠DHE=90°,BD=DE,
∴△BOD≌△DHE(AAS),得$OB=DH=3\sqrt{3}$,$OD=EH=m$,即$E(m+3\sqrt{3},m)$。
∵BC//OF,BD//CF,
∴四边形BDFC是平行四边形,故$DF=BC=OA=4\sqrt{3}$,则$OF=m+4\sqrt{3}$,$HF=OF - OD - DH=\sqrt{3}$。
在Rt△DEF中,由勾股定理$EF^2 + DE^2=DF^2$,其中$EF^2=(\sqrt{3})^2 + m^2$,$DE^2=(3\sqrt{3})^2 + m^2$,$DF^2=(4\sqrt{3})^2$,
代入得$3 + m^2 + m^2 + 27=48$,解得$m=3$($m=-3$舍去),故$D(3,0)$。
(3)解:设$D(t,0)$,由△BOD≌△DHE得$E(t+3\sqrt{3},t)$,
∵G是BE中点,B(0,3√3),根据中点坐标公式,得$G(\dfrac{t+3\sqrt{3}}{2},\dfrac{t+3\sqrt{3}}{2})$。
结合A(4√3,0),由两点间距离公式:
$AG=\sqrt{(4\sqrt{3}-\dfrac{t+3\sqrt{3}}{2})^2 + (\dfrac{t+3\sqrt{3}}{2})^2}$
化简得$AG=\sqrt{\dfrac{(t-\sqrt{3})^2 + 48}{2}}$,当$t=\sqrt{3}$时,AG取得最小值$\sqrt{\dfrac{48}{2}}=2\sqrt{6}$。
【答案】
(1)证明成立;(2)$D(3,0)$;(3)$2\sqrt{6}$
【知识点】
全等三角形的判定与性质、平行四边形的性质、两点间距离公式
【点评】
本题是几何与平面直角坐标系结合的综合题,涉及全等三角形、平行四边形、坐标性质及最值求解,需具备数形结合与逻辑推理能力,分步骤处理各小问,难度适中。
【难度系数】
0.5
本题是平面直角坐标系中的几何综合题,分三小问逐步突破:
(1)证明△BOD≌△DAE,需利用直角性质和同角余角相等推导对应角相等,结合已知边相等,用AAS判定全等;
(2)求点D坐标,先确定A、B的坐标,通过作辅助线构造全等三角形得到线段关系,再利用平行四边形性质结合勾股定理列方程求解;
(3)求AG的最小值,先由全等得到E的坐标,再用中点坐标公式得G的坐标,通过两点间距离公式写出AG的表达式,结合二次函数性质求最小值。
【解析】
(1)证明:
直线$y=-\dfrac{3}{4}x+3\sqrt{3}$交x、y轴于A、B,令$x=0$得$B(0,3\sqrt{3})$,令$y=0$得$A(4\sqrt{3},0)$。
∵AC是过A作y轴平行线、过B作x轴平行线的交点,
∴∠BOD=∠DAE=90°。
又BD⊥DE,
∴∠BDE=90°,则∠BDO + ∠ADE=90°,结合∠ADE + ∠DEA=90°,得∠BDO=∠DEA。
在△BOD和△DAE中:
$\begin{cases}∠BOD = ∠DAE \\∠BDO = ∠DEA \\BD = DE\end{cases}$
∴△BOD≌△DAE(AAS)。
(2)解:设$D(m,0)$,过E作$EH⊥OF$于H,
∵BD⊥DE,
∴∠BDE=90°,则∠BDO + ∠EDH=90°,结合∠EDH + ∠DEH=90°,得∠BDO=∠DEH,且∠BOD=∠DHE=90°,BD=DE,
∴△BOD≌△DHE(AAS),得$OB=DH=3\sqrt{3}$,$OD=EH=m$,即$E(m+3\sqrt{3},m)$。
∵BC//OF,BD//CF,
∴四边形BDFC是平行四边形,故$DF=BC=OA=4\sqrt{3}$,则$OF=m+4\sqrt{3}$,$HF=OF - OD - DH=\sqrt{3}$。
在Rt△DEF中,由勾股定理$EF^2 + DE^2=DF^2$,其中$EF^2=(\sqrt{3})^2 + m^2$,$DE^2=(3\sqrt{3})^2 + m^2$,$DF^2=(4\sqrt{3})^2$,
代入得$3 + m^2 + m^2 + 27=48$,解得$m=3$($m=-3$舍去),故$D(3,0)$。
(3)解:设$D(t,0)$,由△BOD≌△DHE得$E(t+3\sqrt{3},t)$,
∵G是BE中点,B(0,3√3),根据中点坐标公式,得$G(\dfrac{t+3\sqrt{3}}{2},\dfrac{t+3\sqrt{3}}{2})$。
结合A(4√3,0),由两点间距离公式:
$AG=\sqrt{(4\sqrt{3}-\dfrac{t+3\sqrt{3}}{2})^2 + (\dfrac{t+3\sqrt{3}}{2})^2}$
化简得$AG=\sqrt{\dfrac{(t-\sqrt{3})^2 + 48}{2}}$,当$t=\sqrt{3}$时,AG取得最小值$\sqrt{\dfrac{48}{2}}=2\sqrt{6}$。
【答案】
(1)证明成立;(2)$D(3,0)$;(3)$2\sqrt{6}$
【知识点】
全等三角形的判定与性质、平行四边形的性质、两点间距离公式
【点评】
本题是几何与平面直角坐标系结合的综合题,涉及全等三角形、平行四边形、坐标性质及最值求解,需具备数形结合与逻辑推理能力,分步骤处理各小问,难度适中。
【难度系数】
0.5
登录