中考复习专题:中考中“将军饮马”问题的常见模型及典型例题 课件(共38张PPT)
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最值问题之将军饮马问题最值问题是老师们最爱考的热门题型之一,综合性较强,需要一定的基本功,一般考察时一般放在压轴位置。
模型讲解【基本模型】问题:在直线l上找一点P,使得P A+PB的值最小解析:连接AB,与直线l交点即为点P(两点之间线段最短)【拓展模型1】问题:在直线/上找一点P,使得P A+PB的值最小解析:点A作关于l的对称点A',连接BA',与直线l的交点即为点P,此时P A+PB的最小值即为线段BA′的长度.【练习】1、尺规作图:在直线MN上找一点P,使得∠APN=∠BPN.(保留作图痕迹)【模型拓展2】1、如图,已知点P为定点,定长线段AB在直线MN上运动,在什么位置时,P A=PB最小?思维转化:将线段AB移动,点P不动,理解为线段AB不动,点P在直线CD上移动,将模型转化为最基本模型【模型拓展3】问题:∠MON内一定点A,点P、Q分别为OM、ON上的动点,求△APQ周长的最小值.解析:点A作关于ON和OM的对称点A1、A2,,连接A1A2,与ON、OM交点即为Q、P,线段A1A2的长度即为△APQ周长的最小值.基本结论:①△A1OA2必为等腰三角形,且腰长等于线段OA的长.②∠A1OA2=2∠MON.四边形ABPQ周长最小的模型,最小值即为线段AB+A'B'的长度和.【模型拓展4】问题:求AB+BC+CD的最小值问题解析:作点A关于ON的对称点A',点D关于OM的对称点D′,连接A'D′,最小值即为线段A'D'的长度.(作点A和点D的对称点的过程中,也可以直接将OM、ON整个对称过去,使得图形更加完整)【模型拓展5】MN垂直两平行线,求AM+MN+NB的最小值模型.其中MN 为定值,故只需求AM +NB 的最小值,将点A 向下平移MN 的长度得到A ′,连接A ′B ,线段A ′B 的长度即为AM +NB 的最小值直线l 上有一长度不变线段MN 移动,求AM +MN +NB 最小值的模型.将A 点向右平移MN 的长度,以此转化为基本模型,最小值即为MN +A 2B【例题讲解】例题1、如图,在平面直角坐标系中,Rt △OAB 的顶点A 在x 轴的正半轴上,顶点B 的坐标为(3,点C 的坐标为(12,0),点P 为斜边OB 上的一动点,则P A +PC 的最小值为 .解:作A 关于OB 的对称点D ,连接CD 交OB 于P ,连接AP ,过D 作DN ⊥OA 于N ,则此时P A +PC 的值最小,∵DP =P A ,∴P A +PC =PD +PC =CD ,∵B (3,∴AB OA =3,∵tan ∠AOB =AB OA AOB =30°,∴OB =2AB = 由三角形面积公式得:12×OA ×AB =12×OB ×AM ,∴AM =32,∴AD =2×32=3,∵∠AMB =90°,∠B =60°,∴∠BAM =30°,∵∠BAO =90°,∴∠OAM =60°,∵DN ⊥OA ,∴∠NDA =30°,∴AN =12AD =32,由勾股定理得:DN ,∵C (12,0),∴CN =3﹣12﹣32=1,在Rt △DNC 中,由勾股定理得:DC ,即P A+PC.【思考】若把题中条件点“C的坐标为(12,0)”改为“点C为OA边上一动点”,其它条件不变,那么此时P A+PC最小值又是多少呢?解答:∵P A+PC=PC+PD=CD≥DN,∴P A+PC.例题2、某长方体的长、宽、高分别为4、3、5,(1)如图1,点A、B分别为该长方体的两个顶点,已知蚂蚁从点A沿长方体侧面爬到点B,则最短路线长是多少?(2)如图2,点A、C分别为该长方体的两个顶点,如果用一根细线从点A开始经过4个侧面缠绕一圈到达点C,那么所用细线最短长度是.(3)如图2,点A、C分别为该长方体的两个顶点,如果用一根细线从点A开始经过4个侧面缠绕三圈到达点C,那么所用细线最短长度是.(4)如图3,已知圆柱高4米,底面周长1米.如果用花圈从上往下均匀缠绕圆柱3圈(如图),那么螺旋形花圈的长至少米.答案:例题3、如图,在五边形ABCDE中,∠BAE=120°,∠B=∠E=90°,AB=BC=1,AE=DE=2,在BC、DE上分别找一点M、N.(1)当△AMN的周长最小时,∠AMN+∠ANM=;(2)求△AMN的周长最小值.解:作A 关于BC 和ED 的对称点A ′,A ″,连接A ′A ″,交BC 于M ,交ED 于N ,则A ′A ″即为△AMN 的周长最小值.⑴作EA 延长线的垂线,垂足为H ,∠BAE =120°,∴∠AA ′A ″+∠AA ″A ′=60°,∠AA ′A ″=∠A ′AM ,∠AA ″A ′=∠EAN ,∴∠CAN =120°-∠AA ′A ″-∠AA ″A ′=60°,也就是说∠AMN +∠ANM =180°-60°=120°.⑵过点A ′作EA 延长线的垂线,垂足为H ,∵AB =BC =1,AE =DE =2,∴AA ′=2BA =2,AA ″=2AE =4,则Rt △A ′HA 中,∵∠EAB =120°,∴∠HAA ′=60°,∵A ′H ⊥HA ,∴∠AA ″H =30°,∴AH =12AA ′=1,∴A ′H ,A ″H =1+4=5,∴A ′A ″=例题4、如图,正方形ABCD 的边长为4,点E 在边BC 上且CE =1MN 在AC 上运动.(1)求四边形BMNE 周长最小值;(2)当四边形BMNE 的周长最小时,则tan ∠MBC 的值为 .解:作EF ∥AC 且EF DF 交AC 于M ,在AC 上截取MN DF 交BC 于P ,作FQ ⊥BC 于Q ,作出点E 关于AC 的对称点E ′,则CE ′=CE =1,将MN 平移至E ′F ′处,则四边形MNE ′F ′为平行四边形,当BM +EN =BM +FM =BF ′时,四边形BMNE 的周长最小,由∠FEQ =∠ACB =45°,可求得FQ =EQ =1,∵∠DPC =∠FPQ ,∠DCP =∠FQP ,∴△PFQ ∽△PDC , ∴PQ PQ QE EC ++=PQ CD ,∴2PQ PQ +=14,解得:PQ =23,∴PC =83,由对称性可求得tan∠MBC=tan∠PDC=23.例题5、在平面直角坐标系中,已知点A(一2,0),点B(0,4),点E在OB上,且∠OAE=∠OB A.如图,将△AEO沿x轴向右平移得到△AE′O′,连接A'B、BE'.当AB+BE'取得最小值时,求点E'的坐标.【提示】将△AEO向右平移转化为△AEO不动,点B向左平移,则点B移动的轨迹为一平行于x轴的直线,所以作点E关于该直线的对称点E1,连接AE1,与该直线交点F即为最小时点B的位置,求出BF长度即可求出点E向右平移的距离.例题6、如图,已知正比例函数y=kx(k>0)的图像与x轴相交所成的锐角为70°,定点A的坐标为(0,4),P为y轴上的一个动点,M、N为函数y=kx(k>0)的图像上的两个动点,则AM+MP+PN的最小值为.解:如图所示,直线OC 、y 轴关于直线y =kx 对称,直线OD 、直线y =kx 关于y 轴对称,点A ′是点A 关于直线y =kx 的对称点.作A ′E ⊥OD 垂足为E ,交y 轴于点P ,交直线y =kx 于M ,作PN ⊥直线y =kx 垂足为N ,∵PN =PE ,AM =A ′M ,∴AM +PM +PN =A ′M +PM +PE =A ′E 最小(垂线段最短),在RT △A ′EO 中,∵∠A ′EO =90°,OA ′=4,∠A ′OE =3∠AOM =60°,∴OE =12OA ′=2,A ′E .∴AM +MP +PN 的最小值为【巩固练习】1、如图所示,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 的和最小,则这个最小值为 .2、在菱形ABCD 中,对角线AC =6,BD =8,点E 、F 、P 分别是边AB 、BC 、AC 上的动点,PE +PF 的最小值是 .3、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 .4、如图,钝角三角形ABC 的面积为9,最长边AB =6,BD 平分∠ABC ,点M 、N 分别是BD 、BC 上的动点,则CM +MN 的最小值为 .5、如图,在△ABC 中,AM 平分∠BAC ,点D 、E 分别为AM 、AB 上的动点,(1)若AC =4,S △ABC =6,则BD +DE 的最小值为(2)若∠BAC =30°,AB =8,则BD +DE 的最小值为 .(3)若AB =17,BC =10,CA =21,则BD +DE 的最小值为 .AB C DEM6、如图,在△ABC 中,AB =BC =4,S △ABC =,点P 、Q 、K 分别为线段AB 、BC 、AC 上任意一点,则PK +QK 的最小值为 .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,则PM +PN 的最小值为 .B8、如图,在锐角△ABC 中,AB =4,∠BAC =45°,∠BAC 的平分线交BC 于点D ,M 、N 分别是AD 和AB 上的动点,则BM +MN 的最小值是.9、如图,圆柱形玻璃杯高为12cm 、底面周长为18cm ,在杯内离杯底4cm 的点C 处有一滴蜂蜜,此时一只蚂蚁正好在杯外壁,离杯上沿4cm 与蜂蜜相对的点A 处,则蚂蚁到达蜂蜜的最短距离为cm .10、如图,菱形OABC中,点A在x轴上,顶点C的坐标为(1,动点D、E分别在射线OC、OB上,则CE+DE+DB的最小值是.11、如图,点A(a,1)、B(-1,b)都在双曲线y=-3x(x<0)上,点P、Q分别是x轴、y轴上的动点,当四边形P ABQ的周长取最小值时,PQ所在直线的解析式是.12、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.13、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.14、如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,点D是AB边的中点,过D作DE⊥BC于点E.(1)点P是边BC上的一个动点,在线段BC上找一点P,使得AP+PD最小,在下图中画出点P;(2)在(1)的条件下,连接CD交AP于点Q,求AQ与PQ的数量关系;AC E D15、在矩形ABCD 中,AB =6,BC =8,G 为边AD 的中点.(1)如图1,若E 为AB 上的一个动点,当△CGE 的周长最小时,求AE 的长.(2)如图2,若E 、F 为边AB 上的两个动点,且EF =4,当四边形CGEF 的周长最小时,求AF 的长.16、图1,图2为同一长方体房间的示意图,图2为该长方体的表面展开图.(1)蜘蛛在顶点A ′处,①苍蝇在顶点B 处时,试在图1中画出蜘蛛为捉住苍蝇,沿墙面爬行的最近路线;②苍蝇在顶点C 处时,图2中画出了蜘蛛捉住苍蝇的两条路线,往天花板ABCD 爬行的最近路线A 'GC 和往墙面BB 'C 'C 爬行的最近路线A 'HC ,试通过计算判断哪条路线更近?(2)在图3中,半径为10dm 的OM 与D 'C '相切,圆心M 到边CC ′的距离为15dm ,蜘蛛P 在线段AB 上,苍蝇Q 在OM 的圆周上,线段PQ 为蜘蛛爬行路线.若PQ 与OM 相切,试求PQ 的长度的范围.17.如图,抛物线21242y x x =-++交y 轴于点B ,点A 为x 轴上的一点,OA =2,过点A 作直线MN ⊥AB 交抛物线与M 、N 两点.(1)求直线AB 的解析式;(2)将线段AB 沿y 轴负方向平移t 个单位长度,得到线段11A B ,求11MA MB +取最小值时实数t 的值.参考答案1.解:连接BD,∵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=又∵△ABE是等边三角形,∴BE=AB=.2.解:∵四边形ABCD是菱形,对角线AC=6,BD=8,∴AB=5,作E关于AC的对称点E′,作E′F⊥BC于F交AC于P,连接PE,则E′F即为PE+PF的最小值,∵12⋅AC⋅BD=AD⋅E′F,∴E′F=245,∴PE+PF的最小值为245.3.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=,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 +ED4.解:过点C 作CE ⊥AB 于点E ,交BD 于点M ,过点M 作MN ⊥BC 于N ,∵BD 平分∠ABC ,ME ⊥AB 于点E ,MN ⊥BC 于N ,∴MN =ME ,∴CE =CM +ME =CM +MN 是最小值.∵三角形ABC 的面积为9,AB =6,∴12×6 CE =9,∴CE =3.即CM +MN 的最小值为3.5.H E'A C DEM提示:作点E 关于AM 的对称点E ′,BH ⊥AC 于H ,易知BD +DE 的最小值即为BH 的长.答案:(1)3;(2)4;(3)8.6.解:如图,过A 作AH ⊥BC 交CB 的延长线于H ,∵AB =CB =4,S △ABC =AH =∴cos ∠HAB =AH ABHAB =30°,∴∠ABH =60°,∴∠ABC =120°, ∵∠BAC =∠C =30°,作点P 关于直线AC 的对称点P ′,过P ′作P ′Q ⊥BC 于Q 交AC 于K ,则P′Q的长度=PK+QK的最小值,∴∠P′AK=∠BAC=30°,∴∠HAP′=90°,∴∠H=∠HAP′=∠P′QH=90°,∴四边形AP′QH是矩形,∴P′Q=AH=即PK+QK的最小值为7.解:作点N关于AB的对称点N′,连接OM、ON、ON′、MN′,则MN′与AB的交点即为PM+PN的最小时的点,PM+PN的最小值=MN′,∵∠MAB=20°,∴∠MOB=2∠MAB=2×20°=40°,∵N是弧MB的中点,∴∠BON=12∠MOB=12×40°=20°,由对称性,∠N′OB=∠BON=20°,∴∠MON′=∠MOB+∠N′OB=40°+20°=60°,∴△MON′是等边三角形,∴MN′=OM=OB=12AB=182⨯=4,∴PM+PN的最小值为4,8.解:如图,作BH⊥AC,垂足为H,交AD于M′点,过M′点作M′N′⊥AB,垂足为N′,则BM′+M′N′为所求的最小值.∵AD是∠BAC的平分线,∴M′H=M′N′,∴BH是点B到直线AC的最短距离,∵AB=4,∠BAC=45°,∴BH=AB⋅sin45°=4=∵BM+MN的最小值是BM′+M′N′=BM′+M′H=BH=9.解:沿过A 的圆柱的高剪开,得出矩形EFGH ,过C 作CQ ⊥EF 于Q ,作A 关于EH 的对称点A ′,连接A ′C 交EH 于P ,连接AP ,则AP +PC 就是蚂蚁到达蜂蜜的最短距离,∵AE =A ′E ,A ′P =AP ,∴AP +PC =A ′P +PC =A ′C ,∵CQ =12×18cm =9cm ,A ′Q =12cm ﹣4cm +4cm =12cm ,在Rt △A ′QC 中,由勾股定理得:A ′C =15cm ,故答案为:15.10.解:连接AC ,作B 关于直线OC 的对称点E ′,连接AE ′,交OC 于D ,交OB 于E ,此时CE +DE +BD 的值最小,∵四边形OCBA 是菱形,∴AC ⊥OB ,AO =OC ,即A 和C 关于OB 对称,∴CE =AE ,∴DE +CE =DE +AE =AD ,∵B 和E ′关于OC 对称,∴DE ′=DB ,∴CE +DE +DB =AD +DE ′=AE ′,过C 作CN ⊥OA 于N ,∵C (1),∴ON =1,CN由勾股定理得:OC =2,即AB =BC =OA =OC =2,∴∠CON =60°,∴∠CBA =∠COA =60°, ∵四边形COAB 是菱形,∴BC ∥OA ,∴∠DCB =∠COA =60°,∵B 和E ′关于OC 对称,∴∠BFC =90°,∴∠E ′BC =90°﹣60°=30°,∴∠E ′BA =60°+30°=90°,CF =12BC =1,由勾股定理得:BF E ′F ,在Rt △EBA 中,由勾股定理得:AE ′=4,即CE +DE +DB 的最小值是4.11.解:把点A(a,1)、B(﹣1,b)代入y=﹣3x(x<0)得a=﹣3,b=3,则A(﹣3,1)、B (﹣1,3),作A点关于x轴的对称点C,B点关于y轴的对称点D,所以C点为(﹣3,﹣1),D点为(1,3),连结CD分别交x轴、y轴于P点、Q点,此时四边形P ABQ的周长最小,设直线CD的解析式为y=kx+b,则313k bk b-+=-⎧⎨+=⎩,解得12kb=⎧⎨=⎩,所以直线CD的解析式为y=x+2.12.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=12∠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°;13.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 ′14.A'AB PC EDQA'A B P C E D解:(1)作点A 关于BC 的对称点A ′,连DA ′交BC 于点P.(2)由(1)可证得PA 垂直平分CD ,∴AQCQ =3PQ15.解:(1)∵E 为AB 上的一个动点,∴作G 关于AB 的对称点M ,连接CM 交AB 于E ,那么E 满足使△CGE 的周长最小; ∵在矩形ABCD 中,AB =6,BC =8,G 为边AD 的中点,∴AG =AM =4,MD =12, 而AE ∥CD ,∴△AEM ∽△DCM ,∴AE :CD =MA :MD ,∴AE =CD MA MD=2; (2)∵E 为AB 上的一个动点,∴如图,作G 关于AB 的对称点M ,在CD 上截取CH =4,然后连接HM 交AB 于E ,接着在EB 上截取EF =4,那么E 、F 两点即可满足使四边形CGEF 的周长最小.∵在矩形ABCD 中,AB =6,BC =8,G 为边AD 的中点,∴AG =AM =4,MD =12,而CH =4,∴DH =2,而AE∥CD,∴△AEM∽△DHM,∴AE:HD=MA:MD,∴AE=HD MAMD⨯=23,∴AF=4+23=143.16.解:(1)①根据“两点之间,线段最短”可知:线段A′B为最近路线,如图1所示.②Ⅰ.将长方体展开,使得长方形ABB′A′和长方形ABCD在同一平面内,如图2①.在Rt△A′B′C中,∠B′=90°,A′B′=40,B′C=60,∴ACⅡ.将长方体展开,使得长方形ABB′A′和长方形BCC′B′在同一平面内,如图2②.在Rt△A′C′C中,∠C′=90°,A′C′=70,C′C=30,∴A′C=ABCD爬行的最近路线A′GC更近;(2)过点M作MH⊥AB于H,连接MQ、MP、MA、MB,如图3.∵半径为10dm的⊙M与D′C′相切,圆心M到边CC′的距离为15dm,BC′=60dm,∴MH=60﹣10=50,HB=15,AH=40﹣15=25,根据勾股定理可得AM,MB∴50≤MP∵⊙M 与PQ 相切于点Q ,∴MQ ⊥PQ ,∠MQP =90°,∴PQ当MP =50时,PQ当MP时,PQ55.∴PQ 长度的范围是≤PQ ≤55dm .17.解:(1)依题意,易得B (0,4),A (2,0),则AB 解析式:42+-=x y(2)∵AB ⊥MN∴直线MN :121-=x y 与抛物线联立可得:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=++-=12142212x y x x y 解得:M (-2,-2)将AB 向负方向平移t 个单位后,A 1(2,-t ),B 1(0,4-t ) 则A 1关于直线x =-2的对称点A 2为(-6,-t )当A 2、M 、B 1三点共线时,11MA MB +取最小值 ∴314=t。
将军饮马(作对称点求最短线段终极版)背景知识:早在古罗马时代,传说亚历山大城有一位精通数学和物理的学者,名叫海伦.一天,一位罗马将军专程去拜访他,向他请教一个百思不得其解的问题.将军每天从军营A出发,先到河边饮马,然后再去河岸同侧的军营B开会,应该怎样走才能使路程最短?这个问题的答案并不难,据说海伦略加思索就解决了它.从此以后,这个被称为“将军饮马”的问题便流传至今.常用知识点:两点之间线段最短,垂线段最短,三角形三边关系,轴对称,平移;解题思路:找对称点,变折线为直线。
常见模型:一、两定点一动点型:如图:在定直线l上找一个动点P,使动点P到两个定点A与B的距离之和最小,即PA+PB最小。
解题思路:连接AB,与直线的交点为点Q,即此时点P运动到点Q处,最小值为AB.证明:运用三角形三边关系:两边之和大于第三边,当A、P、B三点共线可取等于。
在定直线l上找一个动点P,使动点P到两个定点A与B的距离之和最小,即PA+PB的和最小.解题思路:作定点B关于直线l的对称点C,连接AC,交直线于点Q,当点P运动到点Q,最小值为AC.证明:关键是作其中一个定点的对称点,使得PB=PC,求PA+PB的最小值,即求PA+PC的最小值。
再转化为上述题型。
PA-值最大。
引申1:此题型也可以求PB解题思路:延长AB交直线l于点Q,当点P运动到点Q,PBPA-最大值为AB.证明:三角形任意两边之差小于第三边,当A、B、P三点共线可取等于.(提示:如果两定点不在直线的同侧,可以作其中一个定点关于直线l的对称点)PA-值最小。
引申2:此题型也可以求PB解题思路:连接AB,作AB的垂直平分线角l于点P.证明:垂直平分线上的点到线段的两端距离相等,可得PA=PB二.两动点一定点型(两动点在角的两边上)如图,在∠MON 的内部有一点A ,在OM 上找一点B ,在ON 上找一点C ,使得△BAC 周长最短.解题思路:作点A 关于OM 的对称点'A ,作点A 关于ON 的对称点''A ,连接'''A A ,与OM 交于点B , 与ON 交于点C ,连接AB ,AC ,此△ABC 周长最短.证明:两点之间,线段最短变式1:如图:在∠MON 的内部有一点A ,在OM 上找一点B ,在ON 上找一点C ,使得AB +BC 最短.解题思路:作点A 关于OM 的对称点'A ,过点'A 作C A '⊥ON ,交OM 于点B ,交ON 于点C,即为所求。
最值模型之将军饮马(11个常考模型)模型背景【模型来历】早在古罗马时代,传说亚历山大城有一位精通数学和物理的学者,名叫海伦.一天,一位罗马将军专程去拜访他,向他请教一个百思不得其解的问题.将军每天从军营A出发,先到河边饮马,然后再去河岸同侧的军营B开会,应该怎样走才能使路程最短?这个问题的答案并不难,据说海伦略加思索就解决了它.从此以后,这个被称为“将军饮马”的问题便流传至今.【考点】两点之间线段最短,垂线段最短;三角形两边三边关系;轴对称;平行四边形--平移;【解题思路】学会化归,移花接木,化折为直【核心思想】共线与垂线段最短。
模型精讲一.两动一定型(2种模型):两定点到直线上一动点的距离和最小。
1如图1-1在定直线l上找一个动点P,使动点P到两个定点A与B的距离之和最小,即PA+PB最小.【证明】图1-2。
PA+PB的最小值即为线段AB的长度理由:在l上任取异于点P的一点P´,连接AP´、BP´,在△ABP'中,AP´+BP´>AB,即AP´+BP´>AP+BP∴P为直线AB与直线l的交点时,PA+PB最小.反思:解决本题很简单,但却点明了将军饮马的解题思路。
1.1如图1-3,如图,定点A和定点B在定直线l的同侧要求:在直线l上找一点P,使得PA+PB值最小 。
作法:图1-41.作A关于直线CD对称点A'。
2.连A'B。
3.交点P就是要求点。
连线长A'B就是PA+PB最小值。
【证明】:图1-5在l上任取异于点P的一点P´,连接AP´、BP´,在△ABP'中,AP´+BP´>AB,即AP´+BP´>AP+BP∴P为直线AB与直线l的交点时,PA+PB最小.二.造桥选址,移花接木。
1已知:如图2-1,直线a∥b,A、B分别为a上方和b下方的定点,(直线AB不与a垂直)要求:在a、b之间求作垂线段PQ,使得AP+PQ+BQ最小。
中考数学复习:“将军饮马”类题型大全一、求线段和最值1.两定一动型例1:在图中,AM⊥EF,BN⊥EF,垂足为M、N,MN=12m,AM=5m,BN=4m,P是EF上任意一点,则PA+PB的最小值是多少?分析:这是最基本的将军饮马问题,A,B是定点,P是动点,属于两定一动将军饮马型。
根据常见的“定点定线作对称”,可作点A关于EF的对称点A’,根据两点之间,线段最短,连接A’B,此时A’P+PB即为A’B,最短。
而要求A’B,则需要构造直角三角形,利用勾股定理解决。
解答:作点A关于EF的对称点A’,过点A’作A’C⊥BN的延长线于C。
易知A’M=AM=NC=5m,BC=9m,A’C=MN=12m,在Rt△A’BC中,A’B=15m,即PA+PB的最小值是15m。
变式:在边长为2的正三角形ABC中,E,F,G为各边中点,P为线段EF上一动点,则△BPG周长的最小值为多少?分析:考虑到BG为定值是1,则△BPG的周长最小转化为求BP+PG的最小值,又是两定一动的将军饮马型,考虑作点G关于EF的对称点,这里有些同学可能看不出来到底是哪个点,我们不妨连接AG,则AG⊥BC,再连接EG,根据“直角三角形斜边中线等于斜边的一半”,可得AE=EG,则点A就是点G关于EF的对称点。
最后计算周长时,别忘了加上BG的长度。
解答:连接AG,易知PG=PA,BP+PG=BP+PA,当B,P,A三点共线时,BP+PG=BA,此时最短,BA=2,BG=1,即△BPG周长最短为3.2.一定两动型例2:在△ABC中,AB=AC=5,D为BC中点,AD=5,P为AD上任意一点,E为AC上任意一点,求PC+PE的最小值。
分析:这里的点C是定点,P,E是动点,属于一定两动的将军饮马模型。
由于△ABC是等腰三角形,AD是BC中线,则AD垂直平分BC,点C关于AD的对称点是点B,PC+PE=PB+PE,显然当B,P,E三点共线时,BE更短。
将军饮马模型“将军饮马”问题主要利用构造对称图形解决求两条线段和差、三角形周长、四边形周长等一类最值问题,会与直线、角、三角形、四边形、圆、抛物线等图形结合,在近年的中考和竞赛中经常出现,而且大多以压轴题的形式出现. 模型1:直线与两定点模型作法结论lB A当两定点A 、B 在直线l 异侧时,在直线l 上找一点P ,使P A +PB 最小.lPAB连接AB 交直线l 于点P ,点P即为所求作的点.P A +PB 的最小值为ABl AB当两定点A 、B 在直线l 同侧时,在直线l 上找一点P ,使得P A +PB 最小.lPB'AB作点B 关于直线l 的对称点B ', 连接AB '交直线l 于点P ,点P 即为所求作的点.P A +PB 的最小值为AB 'l AB当两定点A 、B 在直线l 同侧时,在直线l 上找一点P ,使得PA PB -最大.lPAB连接AB 并延长交直线l 于点P ,点P 即为所求作的点.PA PB -的最大值为ABlAB当两定点A 、B 在直线l 异侧时,在直线l 上找一点P ,使得PA PB -最大.l B'AB P作点B 关于直线I 的对称点B ',连接AB '并延长交直线l 于点P ,点P 即为所求作的点.PA PB -的最大值为AB 'l AB当两定点A 、B 在直线l 同侧时,在直线l 上找一点P ,使得PA PB -最小.l PAB连接AB ,作AB 的垂直平分线交直线l 于点P ,点P 即为所求作的点.PA PB -的最小值为0模型实例例1:如图,正方形ABCD 的面积是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 ,则PD +PE 最小值是 .EBC ADP解答:如图所示,∵点B 与点D 关于AC 对称,∴当点P 为BE 与AC 的交点时,PD +PE 最小,且线段BE 的长. ∵正方形ABCD 的面积为12,∴其边长为23∵△ABE 为等边三角形,∴BE =AB =23PD +PE 的最小值为3例2:如图,已知△ABC 为等腰直角三角形,AC =BC =4,∠BCD =15°,P 为CD 上的动点,则PA PB -的最大值是多少?DPPA'B解答:如图所示,作点A 关于CD 的对称点A ′,连接A ′C ,连接A ′B 并延长交CD 于点P ,则点P 就是PA PB -的值最大时的点,PA PB -=A ′B .∵△ABC 为等腰直角三角形,AC =BC 等于4,∴∠ACB =90°. ∵∠BCD =15°,∴∠ACD =75°.∵点A 、A ′关于CD 对称,∴AA ′⊥CD ,AC =CA ′, ∵∠ACD =∠DCA ′=75°,∴∠BCA ′=60°.∵CA ′=AC =BC =4,∴△A ′BC 是等边三角形,∴A ′B =BC =4.∴PA PB -的最大值为4. 练习1.如图,在△ABC 中,AC =BC =2,∠ACB =90°,D 是BC 边的中点,E 是AB 边上一动点,则EC +ED 的最小值是 .DACB E解:解:过点C 作CO⊥AB 于O ,延长CO 到C ',使O C '=OC ,连接D C ',交AB 于E ,连接C 'B ,此时DE+CE=DE+E C '=D C '的值最小.连接B C ',由对称性可知∠C 'BE=∠CBE=45°,∴∠CB C '=90°,∴B C '⊥BC, ∠BC C '=∠B C 'C=45°,∴BC=B C '=2,∵D 是BC 边的中点,∴BD=1, 根据勾股定理可得:D C '=5,故EC+ED 的最小值是5.2.如图,点C 的坐标为(3,y ),当△ABC 的周长最短时,求y 的值.xyB (2,0)A (0,3)O解:解:(1)作A 关于x=3的对称点A ′,连接A ′B 交直线x=3与点C . ∵点A 与点A ′关于x=3对称,∴AC=A ′C .∴AC+BC=A ′C+BC .当点B 、C 、A ′在同一条直线上时,A ′C+BC 有最小值,即△ABC 的周长有最小值. ∵点A 与点A ′关于x=3对称,∴点A ′的坐标为(6,3).设直线BA′的解析式y=kx+b,将点B和点A′的坐标代入得:k=34,b=−32.∴y=34x-32.将x=3代入函数的解析式,∴y的值为3 43.如图,正方形ABCD中,AB=7,M是DC上的一点,且DM=3,N是AC上的一动点,求|DN-MN|的最小值与最大值.C解:解:当ND=NM时,即N点DM的垂直平分线与AC的交点,|DN-MN|=0,因为|DN-MN|≤DM,当点N运动到C点时取等号,此时|DN-MN|=DM=3,所以|DN-MN|的最小值为0,最大值为3于D ,点C 、点D 即为所求.PB OAQ点P 、Q 在∠AOB 内部,在OB 边上找点D ,OA 边上找点C ,使得四边形PQDC周长最小.分别作点P 、Q 关于OA 、OB 的对称点P ′、Q ′,连接P ′Q ′,分别交OA 、OB 于点C 、D ,点C 、D 即为所求.PC +CD +DQ 的最小值为P ′Q ′,所以四边形PQDC 周长的最小值为PQ +P ′Q ′模型实例如图,∠AOB=30°,∠AOB 内有一定点P ,且10OP .在OA 上有一点Q ,OB 上 一点R .若立△PQR 周长最小,则最小周长是多少?解答如图,作点P 分别关于OA 、OB 的对称点E 、F ,连接EF ,分别交OA 、OB 于点Q 、R ,连接OE 、OF 、PE 、PF .EQ OP =,FR RP .△PQR 的周长的最小值为EF 的长.由对称性可得∠EOQ=∠POQ ,∠FOR=∠POR , ∠EOF=2∠AOB=60°. △EOF 是正三角形.10EF OE OP ===.即△PQR 周长最小值为10.OBAP模型2/角与定点1.已知,40MON ,P 为MON 内一定点,A 为OM 上的点,B 为ON 上的点, 当△PAB 的周长取最小值时:(1)找到A 、B 点,保留作图痕迹;(2)求此时APB 等于多少度.如果∠MON =θ,∠APB 又等于多少度?ON1.解答(1)做点P 分别关于OM ON 、的对称点E F 、,连接EF 分别交OM ON 、于点A B 、.点A B 、即为所求,此时△PAB 的周长最小.(2)∵点E 与点P 关于直线OM 对称,点F 与点P 关于ON 对称, ∴∠E =∠APE ,∠F =∠BPF ,∠CPD =180°-∠MON =140°. ∴在△EFP 中,∠E +∠F =180°-140°=40°,∴∠CPA +∠BPD =40°.∴∠APB =100°.如果∠MON =θ, ∴∠CPD =180°-θ,∠E +∠F =θ. 又∵∠PAB =2∠E ,∠PBA =2∠F∴∠PAB +∠PBA =2(∠E +∠F )=2θ ∴∠APB =180°-2θ.ON2.如图,四边形中ABCD ,110BAD ,90BD ,在BC 、CD 上分别找一点M 、N ,使△AMN 周长最小,并求此时+AMN ANM ∠∠的度数.A DBMN2.解答如图,作点A关于BC的对称点A',关于CD的对称点A'',连接A A'''与BC、CD的交点即为所求的点M、N.此时△AMN周长最小.∵∠BAD=110°,∴∠A'+∠A''=180°-110°=70°.由轴对称的性质得:∠A'=∠A AM',∠A''=∠A AN'',∴∠AMN+∠ANM=2(∠A'+∠A'')=2×70°=140°.3.如图,在x轴上找一点C,在y轴上找一点D,使AD CD BC最小,并求直线CD的解析式及点C、D的坐标.yxOB(3,1)A(1,3)3.解答作点A关于y轴的对称点A',点B关于x轴的对称点B',连接A B''分别交x轴、y轴于点C、D,此时AD CD BC++最小.由对称性可知A'(-1,3),B'(3,-1).易求得直线A B''的解析式为2y x=-+,即直线CD的解析式2y x=-+.当0y=时,2x=,∴点C坐标为(2,0).当0x=时,2y=,∴点D坐标为(0,2).4.如图,20MON,A 、B 占分别为射线OM 、ON 上两定点,且2OA ,4OB ,点P 、Q 分别为射线OM 、ON 上两动点,当P 、Q 运动时,线段AQ PQ PB 的最小值是多少?ONB4.解答作A 点关于ON 的对称点A ',点B 关于OM 的对称点B ',连接A B '',分别交OM ON 、于点P Q 、,连接OA '、OB '.则AQ PQ PB A Q PQ PB A B ''''++=++=,此时AQ PQ PB ++最小. 由对称可知,PB PB '=,AQ A Q '=,2OA OA '==,4OB OB '==,20MOB NOA MON ''∠=∠=∠=︒. 60A OB ''∠=︒.作A D '⊥OB '于点D , 在Rt △ODA'中,∴1OD =,A D '=∴413B D '=-=,A B ''=∴AQ PQ PB ++的最小值是模型3两定点一定长模型作法结论如图,在直线l 上找M 、N 两点 (M 在左),使得AM +MN +NB 最 小,且MN =d .将A 向右平移d 个单位到A ′,作A ′关于l 的对称点A ",连接A "B 与直线l 交于点N ,将点N 向左平移d 个单位即为M ,点M ,N 即为所求.AM +MN +NB 的最小值为A "B +d如图,l 1∥l 2,l 1、l 2间距离为d , 在l 1、l 2分别找M 、N 两点,使 得MN ⊥l 1,且AM +MN +NB 最小.将A 向下平移d 个单位到A ,连接A ′B 交直线l 2于点N ,过点N 作MN ⊥l 1,连接AM .点M 、N 即为所求.AM +MN +NB 的最小值为A 'B +d .例题:在平面直角坐标系中,矩形OABC 如图所示,点A 在x 轴正半轴上,点C 在y 轴正半轴上,且OA =6,OC =4,D 为OC 中点,点E 、F 在线段OA 上,点E 在点F 左侧,EF =2.当四边形BDEF 的周长最小时,求点E 的坐标.ABl 2 l 1 A ′NMABl 2 l 1 BAlMNA ′A "BAld解答:如图,将点D 向右平移2个单位得到D '(2,2),作D '关于x 轴的对称点D "(2,-2),连接BD "交x 轴于点F ,将点F 向左平移2个单位到点E ,此时点E 和点F 为所求作的点,且四边形BDEF 周长最小. 理由:∵四边形BDEF 的周长为BD +DE +EF +BF ,BD 与EF 是定值. ∴BF +DE 最小时,四边形BDEF 周长最小, ∵BF +ED =BF +FD '=BF +FD "=BD "设直线BD "的解析式为y =kx +b ,把B (6,4),D "(2,-2)代入,得6k +b =4,2k +b =-2,解得k =32,b =-5,∴直线BD "的解析式为y =32x -5.令y =0,得x =103,∴点F 坐标为(103,0).∴点E 坐标为(43,0).练习1.在平面直角坐标系中,矩形OACB 的顶点O 在坐标原点,顶点A 、B 分别在x 轴、y 轴的正半轴上,A (3,0),B (0,4),D 为边OB 的中点. (1)若E 为边OA 上的一个动点,求△CDE 的周长最小值;(2)若E 、F 为边OA 上的两个动点,且EF =1,当四边形CDEF 的周长最小时,求点E 、F 的坐标.解答:(1)如图,作点D 关于x 轴的对称点D ',连接CD '与x 轴交于点E ,连接DE ,由模型可知△CDE 的周长最小.∵在矩形OACB 中,OA =3,OB =4,D 为OB 的中点, ∴D (0,2),C (3,4),D '(0,-2).设直线CD '为y =kx +b ,把C (3,4),D '(0,-2)代入, 得3k +b =4,b =-2,解得k =2,b =-2, ∴直线CD '为y =2x -2. 令y =0,得x =1,学如逆水行舟,不进则退 11 ∴点E 的坐标为(1,0).∴OE =1,AE =2.利用勾股定理得CD =13,DE =5,CE =25,∴△CDE 周长的最小值为13+35.(2)如图,将点D 向右平移1个单位得到D '(1,2),作D '关于x 轴的对称点D ″(1,-2),连接CD ″交x 轴于点F ,将点F 向左平移1个单位到点E ,此时点E 和点F 为所求作的点,且四边形CDEF 周长最小.理由:∵四边形CDEF 的周长为CD +DE +EF +CF ,CD 与EF 是定值,∴DE +CF 最小时,四边形BDEF 周长最小,∴DE +CF =D 'F +CF =FD ″+CF =CD ″, 设直线CD ″的解析式为y =kx +b ,把C (3,4),D (1,-2)代入,得3k +b =4,k +b =-2,解得k =3,b =-5.∴直线CD ″的解析式为y =3x -5,令y =0,得x =53,∴点F 坐标为(53,0),∴点E 坐标为(23,0).2.村庄A 和村庄B 位于一条小河的两侧,若河岸彼此平行,要架设一座与河岸垂直的桥,桥址应如何选择,才使A 与B 之间的距离最短?解答:设l 1和l 2为河岸,作BD ⊥l 2,取BB '等于河宽,连接AB '交l 1于C 1,作C 1C 2⊥l 2于C 2, 则A →C 1→C 2→B 为最短路线,即A 与B 之间的距离最短.为大家整理的资料供大家学习参考,希望对大家能有帮助,非常感谢大家的下载,以后会为大家提供更多实用的资料。
2019中考「干货」:将军饮马问题,有答案,
将军饮马问题相信大家都不陌生,我们常简称为“牛饮水”、“牛吃草”问题,有几个模型图我们一起再来了解下。
常见的模型有:
1.两定一动型:两定点到一动点的距离和最小
如果两个定点在直线两侧,我们直接连接这两个定点,与直线的交点就是我们要求的点;如果两个定点在直线的同侧,那么我们就需要作对称点。
2.两动一定型
两个动点的题目,我们一般需要作两次对称
3.两定两动型最值
这种类型的题目相对来说比较难一点,首先我们需要构造平行四边形,然后再转化为“两动一定型”问题来解决
4.求PA-PB的最大值
快来对照着看一下,有没有讲这类问题掌握呢?。