4.(2025·宿迁宿豫区期末)在平面直角坐标系中,已知点$A(2,0)$,$B(4,0)$,动点$P$在直线$y=x$上,当$PA+PB$的值最小时,点$P$的坐标是 (
D
)
A.$(2,2)$
B.$(3,3)$
C.$(\dfrac{2}{3},\dfrac{2}{3})$
D.$(\dfrac{4}{3},\dfrac{4}{3})$
解析:
【分析】
本题属于平面直角坐标系中的最短路径(将军饮马)问题,解题思路如下:①要使动点P到两个定点A、B的距离和PA+PB最小,需利用轴对称的性质,将其中一条线段对称转化:作其中一个定点关于直线y=x的对称点,根据轴对称性质,对称点到P的距离与原定点到P的距离相等,此时PA+PB可转化为对称点到P的距离加PB;②根据“两点之间线段最短”,连接对称点与另一定点,该线段与直线y=x的交点即为所求的P点;③最后通过求直线解析式、联立方程求解交点坐标即可。
【解析】
1. 作点A(2,0)关于直线y=x的对称点A':关于直线y=x对称的点横纵坐标互换,因此A'的坐标为(0,2)。
2. 求直线A'B的解析式:设直线A'B的解析式为$y=kx+b(k≠0)$,将A'(0,2)、B(4,0)代入解析式:
代入A'(0,2)得:$b=2$;
代入B(4,0)得:$0=4k+2$,解得$k=-\dfrac{1}{2}$;
因此直线A'B的解析式为$y=-\dfrac{1}{2}x+2$。
3. 求直线A'B与$y=x$的交点P:联立两个直线的方程:
$\begin{cases}y=x\\y=-\dfrac{1}{2}x+2\end{cases}$
将$y=x$代入第二个方程得:$x=-\dfrac{1}{2}x+2$,移项合并得$\dfrac{3}{2}x=2$,解得$x=\dfrac{4}{3}$,因此$y=x=\dfrac{4}{3}$,即点P的坐标为$(\dfrac{4}{3},\dfrac{4}{3})$。
【答案】
D
【知识点】
将军饮马模型;一次函数解析式求解;对称点坐标特征
【点评】
本题是平面直角坐标系中最短路径的典型考题,将轴对称性质与一次函数知识结合考查,解题核心是通过轴对称将折线距离转化为直线距离,再通过联立一次函数方程求解交点,掌握对称点坐标规律和一次函数的计算方法是拿分的关键。
【难度系数】
0.6