一道动点最值几何综合题--压轴真题解析

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一道动点最值几何综合题--压轴真题解析

这是2025宿迁中考第28题,以动点最值为主题的几何综合题,属于压轴题。该题涉及矩形中的十字架模型、全等三角形、等边三角形、直角三角形、瓜豆原理等,逻辑链条比较长,有很大难度。下面是该题的解析,供参考。

2025宿迁中考-28】如图1,在矩形中,,点是边上一个动点,点在射线上,. 线段的垂直平分线分别交直线于点.

(1)直接写出________.

(2)当时,求的值;

(3)如图2,连接并延长交直线于点.

① 求证:

② 如图3,过点作直线的垂线,分别交直线于点,连接,求线段的最小值。

一道动点最值几何综合题--压轴真题解析 第1张

图1

一道动点最值几何综合题--压轴真题解析 第2张

图2

一道动点最值几何综合题--压轴真题解析 第3张

图3

思路解析

(1)像几乎所有中考试卷最后一道压轴题一样,第一小题是简单的。

中,. 所以,.

至于求比值的问题,我们先观察这个小题的图形。感觉似曾相识吗?在学习正方形时,我们经常见到“相交垂线段”问题(即所谓“十字架”模型)。这里不同的是,题目中是矩形,不是正方形,但处理方法是类似的。

在解答正方形相交垂线段问题时,我们的做法是构造全等直角三角形。而这里,我们需要过点,以便构造相似的直角三角形。

一道动点最值几何综合题--压轴真题解析 第4张

容易证明:

易得,.

(2)先列出已知条件及可由已知条件得出的直接结论

,易知 .

由(1)中的结论可得,.

现在看看要求的量。已经得到了,如果能计算出就好了。

中,.

易得 ,即.

由此,我们不仅得到了要求的结果,还知道.

(3)该小题有一定难度。

① 分析、梳理解题思路有两个出发点或方向,一是由已知条件到结论,另一个是由结论回推需要满足的条件。二者都是常用的方法,这里我们用回推方法来分析。

证明两条线段相等有多种方法,构造全等三角形是最常见的一种。这里,过点的平行线是构造全等三角形的典型方法,如下图所示。

一道动点最值几何综合题--压轴真题解析 第5张

容易证明:.

所以,.

再利用(2)得到的结论,可得.

可以证明:.

所以,.

② 现在我们来分析求线段的最小值的问题。

显然,这是一个定点(点)和一个动点(点)之间线段的最小值问题,关键在于确定动点的轨迹。

先来看看,动点是随哪个点的变化而变化的?是点.

那么,它们之间符合瓜豆原理吗?瓜豆原理要求:主动点和从动点到同一个定点的线段夹角为定值,线段长度之比为定值。

我们梳理一下条件:

的垂直平分线,,并且根据前面已经证明的结论:.

根据这些条件容易证明,是两个全等的等边三角形。

到这里,我们已经知道,从动点和主动点之间符合瓜豆原理,定比为2,定角为60°。主动点的轨迹为线段,因而从动点的轨迹也是线段,且与成60°角。稍作分析即可知道,点在从动点的轨迹上。

一道动点最值几何综合题--压轴真题解析 第6张

怎么证明从动点的轨迹就是这条线段呢?

一种方法是利用相似三角形证明瓜豆原理。下面看另一种方法。

连接.

中,. 所以,.

前面已知 是两个全等的等边三角形,

因此,,由此可知.

由于,所以.

由此可知,点在与CD成30°角的直线(一条线段)上。

所以,的最小值为:.一道动点最值几何综合题--压轴真题解析 第7张

顺便谈几句,偶尔务点虚也是很有意义的。我们知道,一道题的难度取决于多个方面,包括:知识的广度,即涉及的知识点数量、是否跨模块、跨多少模块等,几何综合、代数综合、几何代数综合通常涉及多个知识点,也意味着题目可能具有很高的难度;逻辑链条的长度,即涉及多少步推理,一般认为5步以上的推理意味着压轴题的难度;计算的复杂度;相关概念的熟悉程度,如果题目涉及新定义、新概念,题目难度可能会陡增;是否情境、应用题,有时候理解这类题目本身就具有很大的挑战性。处理这些问题的能力提高了,成绩自然就上去了。分析问题、解决问题的能力不是人的天赋神通,需要认真的、长期的训练。刻意练习是提升解题能力的有效途径。

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