第13章 轴对称(8)
一、选择题(共9小题)
1.如图,在矩形ABCD中,AB=10,BC=5.若点M、N分别是线段AC,AB上的两个动点,则BM+MN的最小值为( )
A.10 B.8 C.5 D.6
2.如图,四边形ABCD中,∠C=50°,∠B=∠D=90°,E、F分别是BC、DC上的点,当△AEF的周长最小时,∠EAF的度数为( )
A.50° B.60° C.70° D.80°
3.如图,直线l外不重合的两点A、B,在直线l上求作一点C,使得AC+BC的长度最短,作法为:①作点B关于直线l的对称点B′;②连接AB′与直线l相交于点C,则点C为所求作的点.在解决这个问题时没有运用到的知识或方法是( )
A.转化思想
B.三角形的两边之和大于第三边
C.两点之间,线段最短
D.三角形的一个外角大于与它不相邻的任意一个内角
4.如图,点P是∠AOB内任意一点,OP=5cm,点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点,△PMN周长的最小值是5cm,则∠AOB的度数是( )
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A.25° B.30° C.35° D.40°
5.如图,正方形ABCD的面积为12,△ABE是等边三角形,点E在正方形ABCD内,在对角线AC上有一点P,使PD+PE最小,则这个最小值为( )
A. B.2 C.2 D.
6.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,D是AB上的动点,E是BC上的动点,则AE+DE的最小值为( )
A.3+2 B.10 C. D.
7.如图,AB是⊙O的直径,AB=8,点M在⊙O上,∠MAB=20°,N是弧MB的中点,P是直径AB上的一动点.若MN=1,则△PMN周长的最小值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
8.如图,MN是半径为1的⊙O的直径,点A在⊙O上,∠AMN=30°,点B为劣弧AN的中点.P是直径MN上一动点,则PA+PB的最小值为( )
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A. B.1 C.2 D.2
9.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,AD是∠BAC的平分线.若P,Q分别是AD和AC上的动点,则PC+PQ的最小值是( )
A. B.4 C. D.5
二、填空题(共14小题)
10.如图,已知正方形ABCD边长为3,点E在AB边上且BE=1,点P,Q分别是边BC,CD的动点(均不与顶点重合),当四边形AEPQ的周长取最小值时,四边形AEPQ的面积是______.
11.如图,在边长为2的等边△ABC中,D为BC的中点,E是AC边上一点,则BE+DE的最小值为______.
12.如图,∠AOB=30°,点M、N分别在边OA、OB上,且OM=1,ON=3,点P、Q分别在边OB、OA上,则MP+PQ+QN的最小值是______.
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13.在每个小正方形的边长为1的网格中.点A,B,C,D均在格点上,点E、F分别为线段BC、DB上的动点,且BE=DF.
(Ⅰ)如图①,当BE=时,计算AE+AF的值等于______
(Ⅱ)当AE+AF取得最小值时,请在如图②所示的网格中,用无刻度的直尺,画出线段AE,AF,并简要说明点E和点F的位置如何找到的(不要求证明)______.
14.如图,正方形ABCD的边长为4,E为BC上一点,BE=1,F为AB上一点,AF=2,P为AC上一点,则PF+PE的最小值为______.
15.如图,∠AOB=30°,点M、N分别是射线OA、OB上的动点,OP平分∠AOB,且OP=6,当△PMN的周长取最小值时,四边形PMON的面积为______.
16.在⊙O中,AB是⊙O的直径,AB=8cm, ==,M是AB上一动点,CM+DM的最小值是______cm.
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17.如图,正方形ABCD的边长为2,点E为边BC的中点,点P在对角线BD上移动,则PE+PC的最小值是______.
18.如图,菱形ABCD的边长为2,∠DAB=60°,E为BC的中点,在对角线AC上存在一点P,使△PBE的周长最小,则△PBE的周长的最小值为______.
19.如图,在边长为4的正方形ABCD中,E是AB边上的一点,且AE=3,点Q为对角线AC上的动点,则△BEQ周长的最小值为______.
20.如图,菱形ABCD中,对角线AC=6,BD=8,M、N分别是BC、CD的中点,P是线段BD上的一个动点,则PM+PN的最小值是______.
21.在如图所示的平面直角坐标系中,点P是直线y=x上的动点,A(1,0),B(2,0)是x轴上的两点,则PA+PB的最小值为______.
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22.菱形ABCD的边长为2,∠ABC=60°,E是AD边中点,点P是对角线BD上的动点,当AP+PE的值最小时,PC的长是______.
23.如图,在平面直角坐标系中,已知点A(2,3),点B(﹣2,1),在x轴上存在点P到A,B两点的距离之和最小,则P点的坐标是______.
三、解答题
24.如图,在平面直角坐标系中,已知点A(0,3),B(2,4),C(4,0),D(2,﹣3),E(0,﹣4).写出D,C,B关于y轴对称点F,G,H的坐标,并画出F,G,H点.顺次而平滑地连接A,B,C,D,E,F,G,H,A各点.观察你画出的图形说明它具有怎样的性质,它象我们熟知的什么图形?
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25.如图,在每个小正方形的边长均为1个单位长度的方格纸中,有线段AB和直线MN,点A,B,M,N均在小正方形的顶点上.
(1)在方格纸中画四边形ABCD(四边形的各顶点均在小正方形的顶点上),使四边形ABCD是以直线MN为对称轴的轴对称图形,点A的对称点为点D,点B的对称点为点C;
(2)请直接写出四边形ABCD的周长.
26.在图示的方格纸中
(1)作出△ABC关于MN对称的图形△A1B1C1;
(2)说明△A2B2C2是由△A1B1C1经过怎样的平移得到的?
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第13章 轴对称(8)
参考答案
一、选择题(共9小题)
1.如图,在矩形ABCD中,AB=10,BC=5.若点M、N分别是线段AC,AB上的两个动点,则BM+MN的最小值为( )
A.10 B.8 C.5 D.6
【解答】解:过B点作AC的垂线,使AC两边的线段相等,到E点,过E作EF垂直AB交AB于F点,
AC=5,
AC边上的高为2,所以BE=4.
∵△ABC∽△EFB,
∴=,即=
EF=8.
故选B.
2.如图,四边形ABCD中,∠C=50°,∠B=∠D=90°,E、F分别是BC、DC上的点,当△AEF的周长最小时,∠EAF的度数为( )
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A.50° B.60° C.70° D.80°
【解答】解:作A关于BC和CD的对称点A′,A″,连接A′A″,交BC于E,交CD于F,则A′A″即为△AEF的周长最小值.作DA延长线AH,
∵∠C=50°,
∴∠DAB=130°,
∴∠HAA′=50°,
∴∠AA′E+∠A″=∠HAA′=50°,
∵∠EA′A=∠EAA′,∠FAD=∠A″,
∴∠EAA′+∠A″AF=50°,
∴∠EAF=130°﹣50°=80°,
故选:D.
3.如图,直线l外不重合的两点A、B,在直线l上求作一点C,使得AC+BC的长度最短,作法为:①作点B关于直线l的对称点B′;②连接AB′与直线l相交于点C,则点C为所求作的点.在解决这个问题时没有运用到的知识或方法是( )
A.转化思想
B.三角形的两边之和大于第三边
C.两点之间,线段最短
D.三角形的一个外角大于与它不相邻的任意一个内角
【解答】解:∵点B和点B′关于直线l对称,且点C在l上,
∴CB=CB′,
又∵AB′交l与C,且两条直线相交只有一个交点,
∴CB′+CA最短,
即CA+CB的值最小,
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将轴对称最短路径问题利用线段的性质定理两点之间,线段最短,体现了转化思想,验证时利用三角形的两边之和大于第三边.
故选D.
4.如图,点P是∠AOB内任意一点,OP=5cm,点M和点N分别是射线OA和射线OB上的动点,△PMN周长的最小值是5cm,则∠AOB的度数是( )
A.25° B.30° C.35° D.40°
【解答】解:分别作点P关于OA、OB的对称点C、D,连接CD,
分别交OA、OB于点M、N,连接OC、OD、PM、PN、MN,如图所示:
∵点P关于OA的对称点为D,关于OB的对称点为C,
∴PM=DM,OP=OD,∠DOA=∠POA;
∵点P关于OB的对称点为C,
∴PN=CN,OP=OC,∠COB=∠POB,
∴OC=OP=OD,∠AOB=∠COD,
∵△PMN周长的最小值是5cm,
∴PM+PN+MN=5,
∴DM+CN+MN=5,
即CD=5=OP,
∴OC=OD=CD,
即△OCD是等边三角形,
∴∠COD=60°,
∴∠AOB=30°;
故选:B.
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5.如图,正方形ABCD的面积为12,△ABE是等边三角形,点E在正方形ABCD内,在对角线AC上有一点P,使PD+PE最小,则这个最小值为( )
A. B.2 C.2 D.
【解答】解:由题意,可得BE与AC交于点P.
∵点B与D关于AC对称,
∴PD=PB,
∴PD+PE=PB+PE=BE最小.
∵正方形ABCD的面积为12,
∴AB=2.
又∵△ABE是等边三角形,
∴BE=AB=2.
故所求最小值为2.
故选B.
6.如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,AC=6,BC=8,D是AB上的动点,E是BC上的动点,则AE+DE的最小值为( )
第29页(共29页)
A.3+2 B.10 C. D.
【解答】解:如图,作点A关于BC的对称点A′,过点A′作A′D⊥AB交BC、AB分别于点E、D,
则A′D的长度即为AE+DE的最小值,AA′=2AC=2×6=12,
∵∠ACB=90°,BC=8,AC=6,
∴AB===10,
∴sin∠BAC===,
∴A′D=AA′•sin∠BAC=12×=,
即AE+DE的最小值是.
故选D.
7.如图,AB是⊙O的直径,AB=8,点M在⊙O上,∠MAB=20°,N是弧MB的中点,P是直径AB上的一动点.若MN=1,则△PMN周长的最小值为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
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【解答】解:作N关于AB的对称点N′,连接MN′,NN′,ON′,ON.
∵N关于AB的对称点N′,
∴MN′与AB的交点P′即为△PMN周长的最小时的点,
∵N是弧MB的中点,
∴∠A=∠NOB=∠MON=20°,
∴∠MON′=60°,
∴△MON′为等边三角形,
∴MN′=OM=4,
∴△PMN周长的最小值为4+1=5.
故选:B.
8.如图,MN是半径为1的⊙O的直径,点A在⊙O上,∠AMN=30°,点B为劣弧AN的中点.P是直径MN上一动点,则PA+PB的最小值为( )
A. B.1 C.2 D.2
【解答】解:作点B关于MN的对称点B′,连接OA、OB、OB′、AB′,
则AB′与MN的交点即为PA+PB的最小时的点,PA+PB的最小值=AB′,
∵∠AMN=30°,
∴∠AON=2∠AMN=2×30°=60°,
∵点B为劣弧AN的中点,
∴∠BON=∠AON=×60°=30°,
由对称性,∠B′ON=∠BON=30°,
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∴∠AOB′=∠AON+∠B′ON=60°+30°=90°,
∴△AOB′是等腰直角三角形,
∴AB′=OA=×1=,
即PA+PB的最小值=.
故选:A.
9.如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=6,BC=8,AD是∠BAC的平分线.若P,Q分别是AD和AC上的动点,则PC+PQ的最小值是( )
A. B.4 C. D.5
【解答】解:如图,过点C作CM⊥AB交AB于点M,交AD于点P,过点P作PQ⊥AC于点Q,
∵AD是∠BAC的平分线.
∴PQ=PM,这时PC+PQ有最小值,即CM的长度,
∵AC=6,BC=8,∠ACB=90°,
∴AB===10.
∵S△ABC=AB•CM=AC•BC,
∴CM===,
即PC+PQ的最小值为.
故选:C.
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二、填空题
10.如图,已知正方形ABCD边长为3,点E在AB边上且BE=1,点P,Q分别是边BC,CD的动点(均不与顶点重合),当四边形AEPQ的周长取最小值时,四边形AEPQ的面积是 3 .
【解答】解:如图1所示,
作E关于BC的对称点E′,点A关于DC的对称点A′,连接A′E′,四边形AEPQ的周长最小,
∵AD=A′D=3,BE=BE′=1,
∴AA′=6,AE′=4.
∵DQ∥AE′,D是AA′的中点,
∴DQ是△AA′E′的中位线,
∴DQ=AE′=2;CQ=DC﹣CQ=3﹣2=1,
∵BP∥AA′,
∴△BE′P∽△AE′A′,
∴=,即=,BP=,CP=BC﹣BP=3﹣=,
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S四边形AEPQ=S正方形ABCD﹣S△ADQ﹣S△PCQ﹣SBEP=9﹣AD•DQ﹣CQ•CP﹣BE•BP
=9﹣×3×2﹣×1×﹣×1×=,
故答案为:.
11.如图,在边长为2的等边△ABC中,D为BC的中点,E是AC边上一点,则BE+DE的最小值为 .
【解答】解:作B关于AC的对称点B′,连接BB′、B′D,交AC于E,此时BE+ED=B′E+ED=B′D,根据两点之间线段最短可知B′D就是BE+ED的最小值,
∵B、B′关于AC的对称,
∴AC、BB′互相垂直平分,
∴四边形ABCB′是平行四边形,
∵三角形ABC是边长为2,
∵D为BC的中点,
∴AD⊥BC,
∴AD=,BD=CD=1,BB′=2AD=2,
作B′G⊥BC的延长线于G,
∴B′G=AD=,
在Rt△B′BG中,
BG===3,
∴DG=BG﹣BD=3﹣1=2,
在Rt△B′DG中,B′D===.
故BE+ED的最小值为.
故答案为:.
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12.如图,∠AOB=30°,点M、N分别在边OA、OB上,且OM=1,ON=3,点P、Q分别在边OB、OA上,则MP+PQ+QN的最小值是 .
【解答】解:作M关于OB的对称点M′,作N关于OA的对称点N′,
连接M′N′,即为MP+PQ+QN的最小值.
根据轴对称的定义可知:∠N′OQ=∠M′OB=30°,∠ONN′=60°,
∴△ONN′为等边三角形,△OMM′为等边三角形,
∴∠N′OM′=90°,
∴在Rt△M′ON′中,
M′N′==.
故答案为.
13.在每个小正方形的边长为1的网格中.点A,B,C,D均在格点上,点E、F分别为线段BC、DB上的动点,且BE=DF.
(Ⅰ)如图①,当BE=时,计算AE+AF的值等于
(Ⅱ)当AE+AF取得最小值时,请在如图②所示的网格中,用无刻度的直尺,画出线段AE,AF,并简要说明点E和点F的位置如何找到的(不要求证明)
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取格点H,K,连接BH,CK,相交于点P,连接AP,与BC相交,得点E,取格点M,N连接DM,CN,相交于点G,连接AG,与BD相交,得点F,线段AE,AF即为所求. .
【解答】解:(1)根据勾股定理可得:DB=,
因为BE=DF=,
所以可得AF==2.5,
根据勾股定理可得:AE=,所以AE+AF=,
故答案为:;
(2)如图,
首先确定E点,要使AE+AF最小,根据三角形两边之和大于第三边可知,需要将AF移到AE的延长线上,因此可以构造全等三角形,首先选择格点H使∠HBC=∠ADB,其次需要构造长度BP使BP=AD=4,根据勾股定理可知BH==5,结合相似三角形选出格点K,根据,得BP=BH==4=DA,易证△ADF≌△PBE,因此可得到PE=AF,线段AP即为所求的AE+AF的最小值;同理可确定F点,因为AB⊥BC,因此首先确定格点M使DM⊥
第29页(共29页)
DB,其次确定格点G使DG=AB=3,此时需要先确定格点N,同样根据相似三角形性质得到,得DG=DM=×5=3,易证△DFG≌△BEA,因此可得到AE=GF,故线段AG即为所求的AE+AF的最小值.
故答案为:取格点H,K,连接BH,CK,相交于点P,连接AP,与BC相交,得点E,取格点M,N连接DM,CN,相交于点G,连接AG,与BD相交,得点F,线段AE,AF即为所求.
14.如图,正方形ABCD的边长为4,E为BC上一点,BE=1,F为AB上一点,AF=2,P为AC上一点,则PF+PE的最小值为 .
【解答】解:作E关于直线AC的对称点E′,连接E′F,则E′F即为所求,
过F作FG⊥CD于G,
在Rt△E′FG中,
GE′=CD﹣BE﹣BF=4﹣1﹣2=1,GF=4,
所以E′F=.
故答案为:.
15.如图,∠AOB=30°,点M、N分别是射线OA、OB上的动点,OP平分∠AOB,且OP=6,当△PMN的周长取最小值时,四边形PMON的面积为 36﹣54 .
【解答】解:分别作点P关于OA、OB的对称点C、D,连接CD,分别交OA、OB于点M、N,连接OC、OD、PC、PD.
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∵点P关于OA的对称点为C,关于OB的对称点为D,
∴PM=CM,OP=OC,∠COA=∠POA;
∵点P关于OB的对称点为D,
∴PN=DN,OP=OD,∠DOB=∠POB,
∴OC=OD=OP=6,∠COD=∠COA+∠POA+∠POB+∠DOB=2∠POA+2∠POB=2∠AOB=60°,
∴△COD是等边三角形,
∴CD=OC=OD=6.
∵∠POC=∠POD,
∴OP⊥CD,
∴OQ=6×=3,
∴PQ=6﹣3,
设MQ=x,则PM=CM=3﹣x,
∴(3﹣x)2﹣x2=(6﹣3)2,解得x=6﹣9,
∴S△PMN=MN×PQ=MQ•PQ=(6﹣9)•(6﹣3)=63﹣108,
∵S△COD=×3×6=9,S△COM=S△POM,S△DON=S△PON,
∴四边形PMON的面积为:(S△COD+S△PMN)=×(72﹣108)=36﹣54.
故答案为36﹣54.
16.在⊙O中,AB是⊙O的直径,AB=8cm, ==,M是AB上一动点,CM+DM的最小值是 8 cm.
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【解答】解:如图,作点C关于AB的对称点C′,连接C′D与AB相交于点M,
此时,点M为CM+DM的最小值时的位置,
由垂径定理, =,
∴=,
∵==,AB为直径,
∴C′D为直径,
∴CM+DM的最小值是8cm.
故答案为:8.
17.如图,正方形ABCD的边长为2,点E为边BC的中点,点P在对角线BD上移动,则PE+PC的最小值是 .
【解答】解:如图,连接AE,
∵点C关于BD的对称点为点A,
∴PE+PC=PE+AP,
根据两点之间线段最短可得AE就是AP+PE的最小值,
∵正方形ABCD的边长为2,E是BC边的中点,
∴BE=1,
∴AE==,
故答案为:.
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18.如图,菱形ABCD的边长为2,∠DAB=60°,E为BC的中点,在对角线AC上存在一点P,使△PBE的周长最小,则△PBE的周长的最小值为 +1 .
【解答】解:连结DE.
∵BE的长度固定,
∴要使△PBE的周长最小只需要PB+PE的长度最小即可,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC与BD互相垂直平分,
∴P′D=P′B,
∴PB+PE的最小长度为DE的长,
∵菱形ABCD的边长为2,E为BC的中点,∠DAB=60°,
∴△BCD是等边三角形,
又∵菱形ABCD的边长为2,
∴BD=2,BE=1,DE=,
∴△PBE的最小周长=DE+BE=+1,
故答案为: +1.
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19.如图,在边长为4的正方形ABCD中,E是AB边上的一点,且AE=3,点Q为对角线AC上的动点,则△BEQ周长的最小值为 6 .
【解答】解:连接BD,DE,
∵四边形ABCD是正方形,
∴点B与点D关于直线AC对称,
∴DE的长即为BQ+QE的最小值,
∵DE=BQ+QE===5,
∴△BEQ周长的最小值=DE+BE=5+1=6.
故答案为:6.
20.如图,菱形ABCD中,对角线AC=6,BD=8,M、N分别是BC、CD的中点,P是线段BD上的一个动点,则PM+PN的最小值是 5 .
【解答】解:作M关于BD的对称点Q,连接NQ,交BD于P,连接MP,此时MP+NP的值最小,连接AC,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC⊥BD,∠QBP=∠MBP,
即Q在AB上,
∵MQ⊥BD,
∴AC∥MQ,
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∵M为BC中点,
∴Q为AB中点,
∵N为CD中点,四边形ABCD是菱形,
∴BQ∥CD,BQ=CN,
∴四边形BQNC是平行四边形,
∴NQ=BC,
∵四边形ABCD是菱形,
∴CP=AC=3,BP=BD=4,
在Rt△BPC中,由勾股定理得:BC=5,
即NQ=5,
∴MP+NP=QP+NP=QN=5,
故答案为:5.
21.在如图所示的平面直角坐标系中,点P是直线y=x上的动点,A(1,0),B(2,0)是x轴上的两点,则PA+PB的最小值为 .
【解答】解:如图所示:作A点关于直线y=x的对称点A′,连接A′B,交直线y=x于点P,
此时PA+PB最小,
由题意可得出:OA′=1,BO=2,PA′=PA,
∴PA+PB=A′B==.
故答案为:.
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22.菱形ABCD的边长为2,∠ABC=60°,E是AD边中点,点P是对角线BD上的动点,当AP+PE的值最小时,PC的长是 .
【解答】解:如图所示,
作点E关于直线BD的对称点E′,连接AE′,则线段AE′的长即为AP+PE的最小值,
∵菱形ABCD的边长为2,E是AD边中点,
∴DE=DE′=AD=1,
∴△AE′D是直角三角形,
∵∠ABC=60°,
∴∠PDE′=∠ADC=30°,
∴PE′=DE′•tan30°=,
∴PC===.
故答案为:.
第29页(共29页)
23.如图,在平面直角坐标系中,已知点A(2,3),点B(﹣2,1),在x轴上存在点P到A,B两点的距离之和最小,则P点的坐标是 (﹣1,0) .
【解答】解:作A关于x轴的对称点C,连接BC交x轴于P,则此时AP+BP最小,
∵A点的坐标为(2,3),B点的坐标为(﹣2,1),
∴C(2,﹣3),
设直线BC的解析式是:y=kx+b,
把B、C的坐标代入得:
解得.
即直线BC的解析式是y=﹣x﹣1,
当y=0时,﹣x﹣1=0,
解得:x=﹣1,
∴P点的坐标是(﹣1,0).
故答案为:(﹣1,0).
三、解答题
第29页(共29页)
24.如图,在平面直角坐标系中,已知点A(0,3),B(2,4),C(4,0),D(2,﹣3),E(0,﹣4).写出D,C,B关于y轴对称点F,G,H的坐标,并画出F,G,H点.顺次而平滑地连接A,B,C,D,E,F,G,H,A各点.观察你画出的图形说明它具有怎样的性质,它象我们熟知的什么图形?
【解答】解:由题意得,F(﹣2,﹣3),G(﹣4,0),H(﹣2,4),
这个图形关于y轴对称,是我们熟知的轴对称图形.
25.如图,在每个小正方形的边长均为1个单位长度的方格纸中,有线段AB和直线MN,点A,B,M,N均在小正方形的顶点上.
(1)在方格纸中画四边形ABCD(四边形的各顶点均在小正方形的顶点上),使四边形ABCD是以直线MN为对称轴的轴对称图形,点A的对称点为点D,点B的对称点为点C;
(2)请直接写出四边形ABCD的周长.
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【解答】解;(1)如图所示:
(2)四边形ABCD的周长为:AB+BC+CD+AD=+2++3=2+5.
26.在图示的方格纸中
(1)作出△ABC关于MN对称的图形△A1B1C1;
(2)说明△A2B2C2是由△A1B1C1经过怎样的平移得到的?
【解答】解:(1)△A1B1C1如图所示;
(2)向右平移6个单位,再向下平移2个单位(或向下平移2个单位,再向右平移6个单位).
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