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解:① $\because MN$ 垂直平分$AB,$
$\therefore MB=MA。$
又$\because △ MBC$的周长是$14\ \mathrm{cm},$
$\therefore MB+CM+BC=MA+CM+BC=AC+BC=14\ \mathrm{cm}。$
$\because AB=AC=8\ \mathrm{cm},$
$\therefore BC=14-8=6\ \mathrm{cm}。$
② 存在,点P的位置为MN与AC的交点M处。
$\because MN$ 垂直平分$AB,$
$\therefore AP=BP。$
$\therefore △ BPC$的周长$=BP+PC+BC=AP+PC+BC。$
当A,P,C三点共线,即点P与点M重合时,$BP+PC$的值最小,最小值为AC的长。
$\therefore △ BPC$的周长的最小值是$AC+BC=14\ \mathrm{cm}。$
D

解:如图所示。
【分析】
先梳理解题思路:
1. 第(1)问:由AB=AC得△ABC是等腰三角形,先求顶角∠A的度数;再根据MN是AB的垂直平分线,得∠ANM=90°,在Rt△ANM中利用直角三角形两锐角互余,计算∠NMA的度数。
2. 第(2)问①:利用垂直平分线的性质(垂直平分线上的点到线段两端距离相等)得MB=MA,将△MBC的周长转化为AC+BC,结合AB=AC=8cm,即可求出BC的长度。
3. 第(2)问②:根据垂直平分线的对称性,点A、B关于直线MN对称,故PB=PA;要使△PBC周长最小,即PB+PC最小,转化为PA+PC最小,当A、P、C共线时,PA+PC最小为AC,此时P为MN与AC的交点M,进而求出最小周长。
【解析】
(1)
∵ AB=AC,
∴ ∠ABC=∠ACB=70°,
∴ ∠A=180° - 70° -70°=40°,
∵ MN是AB的垂直平分线,
∴ ∠ANM=90°,
在△ANM中,∠NMA=90° - ∠A=90° -40°=50°。
(2) ①
∵ MN垂直平分AB,
∴ MB=MA,
∵ △MBC的周长=MB + CM + BC = MA + CM + BC = AC + BC,
又AB=AC=8cm,△MBC周长为14cm,
∴ 8 + BC=14,解得BC=6cm。
② 存在点P,点P与点M重合时,△PBC的周长最小,位置如图所示。
∵ MN垂直平分AB,
∴ 点A、B关于直线MN对称,故PB=PA,
∴ △PBC的周长=PB + PC + BC = PA + PC + BC,
根据两点之间线段最短,当A、P、C三点共线时,PA + PC最小,最小值为AC的长度,此时P为MN与AC的交点M,
∴ △PBC周长的最小值=AC + BC=8 +6=14cm。
【答案】
(1) $50°$
(2) ① $BC=6\ \mathrm{cm}$;② 存在,点P与点M重合,$△ PBC$周长最小值为$14\ \mathrm{cm}$,位置如图
【知识点】
等腰三角形性质、垂直平分线性质、最短路径问题
【点评】
本题综合考查等腰三角形、垂直平分线的性质及最短路径问题,核心是利用垂直平分线的对称性转化线段,将周长最小问题转化为线段和最小问题,需熟练掌握几何性质的应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这个问题,需明确桥MN垂直河岸,其长度为定值,因此路径A-M-N-B的长度由AM + NB决定,只需让AM + NB最短即可。这类问题可通过平移法转化线段和:将点A沿垂直河岸方向向下平移,平移距离等于河宽,得到点A',此时AM = A'N,AM + NB转化为A'N + NB,根据两点之间线段最短,当A'、N、B共线时,线段和最短,此时AM与BN平行,据此判断选项。
【解析】
因为河的两岸是平行直线,桥MN需与河岸垂直,所以MN的长度为河宽,是固定值。路径A-M-N-B的长度 = AM + MN + NB,要使路径最短,只需AM + NB最短。
将点A沿垂直于河岸的方向向下平移,平移长度等于河宽,得到点A',则AA'//MN且AA' = MN,因此四边形AMNA'是平行四边形,故AM = A'N。此时AM + NB = A'N + NB,根据“两点之间线段最短”,当A'、N、B三点共线时,A'N + NB取得最小值,此时AM//BN,观察选项,只有D选项符合该条件。
【答案】
D
【知识点】
平移的性质;两点之间线段最短;平行四边形的判定
【点评】
本题是经典的最短路径几何应用题,核心是利用平移法将分散的线段转化为共线线段,结合两点之间线段最短求解,需掌握平移转化的技巧,属于几何应用的基础题型。
【难度系数】
0.4
【分析】
要解决两条河上造桥使A村到B村路程最短的问题,需借鉴单河造桥的思路:桥必须与河岸垂直,因此每座桥的长度等于对应河的宽度(固定值),只需让A到第一座桥起点、两桥间路径、第二座桥到B的路径之和最短。方法是通过两次平移,将问题转化为“两点之间线段最短”的基础模型,从而确定桥的位置。
【解析】
步骤如下:
1. 将点A沿垂直第一条河(河岸l₁、l₂)的方向向下平移,平移距离等于第一条河宽a,得到点A';
2. 再将点A'沿垂直第二条河(河岸l₃、l₄)的方向向下平移,平移距离等于第二条河宽b,得到点A'';
3. 连接A''B,交第二条河的下河岸l₄于点F;
4. 过点F作EF⊥l₃,交第二条河的上河岸l₃于点E,EF即为第二条河上的桥;
5. 连接A'E,交第一条河的下河岸l₂于点N;
6. 过点N作MN⊥l₁,交第一条河的上河岸l₁于点M,MN即为第一条河上的桥。
此时A到B的路程(AM + MN + EF + FB)最短,满足要求。
【答案】
如图,MN、EF即为所求作(其中AA'=a,A'A''=b)
【知识点】
平移的应用;最短路径问题
【点评】
本题通过两次平移将多河造桥的最短路径问题转化为“两点之间线段最短”的基础问题,体现了转化的数学思想,是造桥选址问题的拓展应用,需要学生掌握平移转化的方法。
【难度系数】
0.5