每日一题[2799]反射与对称

在等腰直角三角形 $ABC$ 中,$AB=AC = 4$,点 $P$ 是边 $AB$ 上异于 $A,B$ 的一点,光线从点 $P$ 出发,经 $BC,CA$ 反射后又回到点 $P$(如图).若光线 $QR$ 经过 $\triangle ABC$ 的重心,则 $AP$ 等于(       )

A.$2$

B.$1$

C.$\dfrac{8}{3}$

D.$\dfrac{4}{3}$

答案    D.

解析    本题考查直线与直线的位置关系,利用对称简化反射路径是解决问题的关键. 如图,以 $ A$ 为原点,$ AB$ 所在直线为 $x $ 轴,建立平面直角坐标系.

易知 $B\left( {4,0} \right),C\left( {0,4} \right)$,从而直线 $BC $ 的方程为 $x + y = 4$,$\triangle ABC $ 的重心为 $G\left( {\dfrac{4}{3},\dfrac{4}{3}} \right)$.设 $P\left(t,0\right) $ 为线段 $ AB$ 上一点,则 $P $ 关于直线 $AC,BC$ 的对称点分别为\[ N\left(-t,0\right), \quad M\left(4,4-t\right),\]所以直线 $ MN$ 的方程为\[y = \dfrac{4 - t}{4 + t}\left( {x+ t} \right).\]根据题意,$G$ 在直线 $ MN$ 上,则\[\dfrac{4}{3} = \dfrac{4 - t}{4 + t}\left( {\dfrac{4}{3} + t} \right)\iff t=\dfrac 43.\]

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