Question

如圖1，在平面直角坐標(biāo)系中，正方形OABC的頂點A（-6，0），過點E（-2，0）作EF∥AB，交BO于F；
（1）求EF的長；
（2）過點F作直線l分別與直線AO、直線BC交于點H、G；
①根據(jù)上述語句，在圖1上畫出圖形，并證明=；
②過點G作直線GD∥AB，交x軸于點D，以圓O為圓心，OH長為半徑在x軸上方作半圓（包括直徑兩端點），使它與GD有公共點P．如圖2所示，當(dāng)直線l繞點F旋轉(zhuǎn)時，點P也隨之運動，證明：=，并通過操作、觀察，直接寫出BG長度的取值范圍（不必說理）；
（3）在（2）中，若點M（2，），探索2PO+PM的最小值．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用正方形與平行線的性質(zhì)，易求線段EF的長度．
（2）①首先依題意畫出圖形，如答圖1所示．證明△OFH∽△BFG，得；由EF∥AB，得．所以；
②由OP=OH，則問題轉(zhuǎn)化為證明=．根據(jù)①中的結(jié)論，易得=，故問題得證．
（3）本問為探究型問題，利用線段性質(zhì)（兩點之間線段最短）解決．如答圖2所示，構(gòu)造矩形，將2PO+PM轉(zhuǎn)化為NK+PM，由NK+PM≥NK+KM，NK+KM≥MN=8，可得當(dāng)點P在線段MN上時，2OP+PM的值最小，最小值為8．
解答：（1）解：解法一：在正方形OABC中，
∠FOE=∠BOA=∠COA=45°．
∵EF∥AB，
∴∠FEO=∠BAO=90°，
∴∠EFO=∠FOE=45°，
又E（-2，0），
∴EF=EO=2．
解法二：∵A（-6，0），C（0，6），E（-2，0），
∴OA=AB=6，EO=2，
∵EF∥AB，
∴，即，
∴EF=6×=2．

（2）①畫圖，如答圖1所示：

證明：∵四邊形OABC是正方形，
∴OH∥BC，
∴△OFH∽△BFG，
∴；
∵EF∥AB，
∴；
∴．
②證明：∵半圓與GD交于點P，
∴OP=OH．
由①得：，
又EO=2，EA=OA-EO=6-2=4，
∴．
通過操作、觀察可得，4≤BG≤12．

（3）解：由（2）可得：=，
∴2OP+PM=BG+PM．
如答圖2所示，過點M作直線MN⊥AB于點N，交GD于點K，則四邊形BNKG為矩形，
∴NK=BG．

∴2OP+PM=BG+PM=NK+PM≥NK+KM，
當(dāng)點P與點K重合，即當(dāng)點P在直線MN上時，等號成立．
又∵NK+KM≥MN=8，
當(dāng)點K在線段MN上時，等號成立．
∴當(dāng)點P在線段MN上時，2OP+PM的值最小，最小值為8．
點評：本題是幾何綜合題，主要考查了相似三角形與圓的相關(guān)知識．圖中線段較多，注意理清關(guān)系．第（1）（2）問考查幾何基礎(chǔ)知識，難度不大；第（3）問考查幾何最值問題，有一定的難度．需要注意的是：線段的性質(zhì)（兩點之間線段最短）是初中數(shù)學(xué)常見的最值問題的基礎(chǔ)，典型的展開圖-最短路線問題、軸對稱-最短路線問題，均是利用這一性質(zhì)，希望同學(xué)們能夠舉一反三、觸類旁通．