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专题05 线段最值问题(1)——将军饮马问题
【问题引入】
“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,这是唐代诗人李颀《古从军行》里的一句诗。而由此却引申出一系列非常有趣的数学问题,通常称为“将军饮马”。
【模型概述】
求“PA+PB”最值问题,其中P的运动轨迹是一条直线.
【解题思路】
关于最小值,我们知道“两点之间,线段最短”、“点到直线的连线中,垂线段最短”等,所以此处,需转化问题,将折线段变为直线段.作端点(点A或点B)关于折点(上图P点)所在直线的对称,化折线段为直线段.
【题型一——将军饮马问题】
常见的题型有:
问题1. 如图,将军在图中点A处,现在他要带马去河边喝水,之后返回军营,问:将军怎么走能
使得路程最短?
A
A
B
l
作法:如图.作点A关于直线l的对称点A’,连结AB,与直线,的交点就是点P
B
B
A
P
l
A
【典型例题】
【例1】如图,在矩形ABCD中,AB=10,AD=6,动点P满足S△PAB=S矩形ABCD,则点P到A,B两点距离之和PA+PB的最小值为 .
【练1】如图,等边△ABC的边长为4,AD是BC边上的中线,F是AD边上的动点,E是AC边上一点,若AE=2,当EF+CF取得最小值时,则∠ECF的度数为多少?
【练2】如图,四边形ABCD中,DA⊥AB,CB⊥AB,AD=3,AB=5,BC=2,P是边AB上的动点,则PC+PD的最小值是 .
【练3】如图,矩形ABCD中,AB=4,BC=6,点P是矩形ABCD内一动点,且,则PC+PD的最小值为 .
【题型二——将军造桥问题】
问题1.已知:将军在图中点A处,现要过河去往B点的军营,桥必须垂直于河岸建造,问:桥建在何处能使路程最短?(将军过桥)
作法:考虑MN长度恒定,只要求AM+NB最小值即可.问题在于AM、NB彼此分离,所以首先通过平移,使AM与NB连在一起,将AM向下平移使得M、N重合,此时A点落在A’位置.
问题化为求A’N+NB最小值,显然,当共线时,值最小,并得出桥应建的位置.
问题2.已知:A、B两点,MN长度为定值,求确定M、N位置使得AM+MN+NB值最小?(将军遛马)
作法:考虑MN为定值,故只要AM+BN值最小即可.将AM平移使M、N重合,AM=A’N,将AM+BN转化为A’N+NB.
构造点A关于MN的对称点A’’,连接A’’B,可依次确定N、M位置,可得路线.
【典型例题】
【例2】如图,已知直线l1∥l2,l1、l2之间的距离为8,点P到直线l1的距离为6,点Q到直线l2的距离为4,PQ=,在直线l1上有一动点A,直线l2上有一动点B,满足AB⊥l2,且PA+AB+BQ最小,此时PA+BQ=______.
【练1】(1)如图1,在A和B两地之间有一条河,现要在这条河上建一座桥CD,桥建在何处才能使从A到B的路径最短?(假定河的两岸是平行的直线,桥要与河岸垂直)
(2)如图2,在A和B两地之间有两条河,现要在这两条河上各建一座桥,分别是MN和PQ, 桥分别建在何处才能使从A到B的路径最短?(假定河的两岸是平行的直线,桥要与河岸垂直)
【练2】如图,矩形ABCD中,AB=4,BC=8,E为CD的中点,点P、Q为BC上两个动点,且PQ=3,当CQ= 时,四边形APQE的周长最小.
【练3】如图,O为矩形ABCD对角线AC,BD的交点,AB=9,AD=18,M,N是直线BC上的动点,且MN=3,则OM+ON最小值= .
【题型三——遛马饮水问题】
问题1.如图,将军在图中的点P处,已知将军需要先带马儿去OM的河边喝水,再去ON的草坪吃草,求最短路径。即:已知:在MON内有一点P,在边ON,OM上分别找点Q,R,使得PQ+QR+RP最小.
ON
O
N
M
P
作法:如图,分别作点P关于射线OM的对称点P,P,连结PP,与射线ON,PPPONMR
P
P
P
O
N
M
R
Q
ONMP问题2.已知:在MON内有一点P,在边OM,ON上分别找点R,Q.使得PR+
O
N
M
P
作法:如图,作点P关于射线OM的对称点P,作PQ ON,垂足为Q,PQ与射线ON的交点就是R.
P
P
P
Q
O
N
M
R
问题3.已知:在MON内有两点P,Q,在边OM,ON上分别找点R,S.使得PR+RS+SQ最小.
PO
P
O
N
M
Q
作法:如图,作点P关于射线OM的对称点P,作点Q关于射线ON的对称点Q,连结PQ.与射线OM,ON的交点就是R,S.
P
P
P
Q
O
N
M
Q
S
R
【典型例题】
【例3】如图,在锐角三角形ABC中,BC=42,∠ABC=45o,BD平分∠ABC,M、N分别是BD、
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