2026年综合应用创新题典中点八年级数学上册沪科版第101页答案
7. 模型迁移 在平面直角坐标系中,长方形OABC如图所示.点A在x轴正半轴上,点C在y轴正半轴上,且OA=6,OC=3,D为AB上一点,AD=2,点E,F在线段OA上(点E在点F左侧),EF=1,连接CD,CE,DF.当四边形CDFE的周长最小时,求点E的坐标.

答案


如图,过点D作DG//x轴交y轴于点G,将DF向左平移到D'E,则点D'在DG上,作点C关于x轴的对称点C',连接C'D'交x轴于点E',由题意知,四边形OADG为长方形,则OG=AD=2,∠OGD=90°. 由平移的性质可知DF=D'E,
∴四边形CDFE的周长=CD+DF+EF+CE=CD+D'E+EF+C'E≥CD+C'D'+EF,当点E与点E'重合时,四边形CDFE的周长最小,
∴D'G=GD-DD'=6-1=5,C'G=C'O+OG=3+2=5,则△C'GD'是等腰直角三角形,
∴∠GC'D'=45°.
∵∠C'OE'=90°,
∴∠OE'C'=45°,
∴OE'=OC'=3,
∴当四边形CDFE的周长最小时,点E的坐标为(3,0)。

解析

【分析】
要解决四边形CDFE周长最小的问题,首先分析周长组成:周长=CD+DF+EF+CE,其中CD是定长线段、EF=1为定值,因此只需保证CE+DF的和最小即可。我们可通过平移转化线段:将DF向左平移1个单位得到D'E,可得DF=D'E,此时CE+DF转化为CE+D'E;再作点C关于x轴的对称点C',根据轴对称性质得CE=C'E,因此CE+D'E转化为C'E+D'E。根据“两点之间线段最短”,当C'、E、D'三点共线时,C'E+D'E的和最小,此时C'D'与x轴的交点即为所求的点E。
【解析】
过点D作DG//x轴交y轴于点G,将DF向左平移到D'E,则点D'在DG上,作点C关于x轴的对称点C',连接C'D'交x轴于点E'。
由题意知,四边形OADG为长方形,则OG=AD=2,∠OGD=90°。
由平移的性质可知DF=D'E,由轴对称的性质可知CE=C'E。
∴四边形CDFE的周长=CD+DF+EF+CE=CD+D'E+EF+C'E≥CD+C'D'+EF,当点E与点E'重合时,四边形CDFE的周长最小。
∵OA=6,DD'=EF=1,
∴D'G=GD-DD'=6-1=5,
∵OC=3,点C和C'关于x轴对称,
∴OC'=OC=3,
∴C'G=C'O+OG=3+2=5,
则△C'GD'是等腰直角三角形,
∴∠GC'D'=45°。
∵∠C'OE'=90°,
∴∠OE'C'=45°,
∴OE'=OC'=3,
∴当四边形CDFE的周长最小时,点E的坐标为(3,0)。

【答案】
(3,0)

【知识点】
最短路径问题、平移的性质、轴对称的性质
【点评】
本题是最短路径的典型应用题型,解题核心是先区分周长中的定长部分和动态部分,再通过平移、轴对称的性质,将两条动态线段和的最小值转化为两点之间线段最短的问题,对线段转化能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
8. 如图,在等腰$△ ABC$中,$∠ BAC=30°$,$AB=AC$,$P$,$D$,$E$分别是边$BC$,$AB$,$AC$上的动点(均不与端点重合),连接$PD$,$DE$,$EP$,当$△ PDE$的周长取最小值时,求$∠ PDE+∠ PED$的度数.

答案


如图,分别作点P关于AB,AC所在直线的对称点P',P'',连接P'P'',分别交AB,AC于点D,E,连接AP,AP',AP''. 由对称的性质可知,PD=P'D,PE=P''E,AP'=AP=AP'',
∴△PDE的周长=PD+DE+PE=P'D+DE+P''E=P'P''.
∵由对称性知,∠P'AD=∠PAD,∠P''AE=∠PAE,
∴∠P'AD+∠P''AE=∠PAD+∠PAE=30°,
∴∠P'AP''=60°,
∴△P'AP''为等边三角形,
∴P'P''=AP''=AP. 易知当AP⊥BC时,AP取最小值,即△PDE的周长最小. 易知∠APD=∠AP'D=60°,∠APE=∠AP''E=60°,
∴∠DPE=∠APD+∠APE=120°,
∴∠PDE+∠PED=180°-∠DPE=180°-120°=60°。

解析

【分析】
要解决△PDE周长最小的问题,属于最短路径类问题,核心思路是用轴对称变换将折线段转化为直线段求解:首先通过作点P关于AB、AC的对称点,把PD、PE转化为等长的P'D、P''E,此时△PDE的周长可转化为P'D+DE+P''E,根据两点之间线段最短,当D、E落在P'P''连线上时,这部分和最小,等于P'P''的长度。再结合对称性质可证△P'AP''是等边三角形,即P'P''=AP,要让周长最小则需AP最短,根据垂线段最短,当AP⊥BC时AP最小,最后利用对称的角度性质和三角形内角和即可求出目标角度。
【解析】
分别作点P关于AB、AC所在直线的对称点P'、P'',连接P'P'',分别交AB、AC于点D、E,连接AP、AP'、AP''。
由轴对称的性质可知:$PD=P'D$,$PE=P''E$,$AP'=AP=AP''$,$∠ P'AD=∠ PAD$,$∠ P''AE=∠ PAE$。
∴$△ PDE$的周长$=PD+DE+PE=P'D+DE+P''E$,根据两点之间线段最短,此时周长的最小值为$P'P''$的长度。
∵$∠ P'AD+∠ P''AE=∠ PAD+∠ PAE=∠ BAC=30°$,
∴$∠ P'AP''=∠ P'AD+∠ BAC+∠ P''AE=30°+30°=60°$,
又
∵$AP'=AP''$,
∴$△ P'AP''$为等边三角形,
∴$P'P''=AP$,要让$P'P''$最短,则需$AP$最短,根据垂线段最短,当$AP⊥ BC$时,$AP$的长度最小,即此时$△ PDE$的周长最小。
由轴对称性质得:$∠ APD=∠ AP'D$,$∠ APE=∠ AP''E$,
∵$△ P'AP''$是等边三角形,
∴$∠ AP'D=∠ AP''E=60°$,
∴$∠ DPE=∠ APD+∠ APE=60°+60°=120°$,
在$△ PDE$中,$∠ PDE+∠ PED=180°-∠ DPE=180°-120°=60°$。
【答案】
$\boxed{60°}$

【知识点】
最短路径问题;轴对称的性质;等边三角形的判定与性质
【点评】
本题是最短路径的典型应用类题目,通过轴对称变换将折线段的和转化为直线段长度,结合等边三角形性质与三角形内角和定理求解,解题的核心是掌握对称转化的思想,明确线段和取最小值的条件。
【难度系数】
0.6