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第40期:轴对称的妙用之最短路径(第3集)

 拐角那抹绿 2017-11-01

     本人所在学校十月份月考有一道求最短路径的小题,本是一道很简单的送分题,结果却令人吃惊,A层班有四分之一的学生丢分。公众号一直未更新,本想再偷几天懒,但现在是时候总结一下最短路径问题了。用轴对称思想解决线段最值问题是常用的方法,本质是用三角形三边关系或两点之间线段最短解决问题,即化折为直。常见的类型笔者归纳为五种:即两定一动型,一定两动型,两定两动型,两定滑动型(架桥),三动型等




类型一:两定一动型

【模型介绍】已知直线l同侧有A,B两点,在l上找一点P,使得PA PB最小。

作法:作点A关于直线l的对称点A',连接A'B,与直线l的交点就是点P,线段A'B的长度即为最小值。

验证:如图,AQ BQ=A'Q BQ>A'B

【例1】(五中初三月考)(难度系数☆)如图,在正方形ABCD中,E是AB上一点,BE=2,AB=3BE,P是AC上一动点,则PB PE的最小值是__________.

【分析】这是两定一动模型,需要作一个定点关于动点所在直线的对称点,根据本题图形特征,B点关于AC的对称点恰好是C点,连接CE,CE即为所求的最小值。

【答案】10

【例2】(五中初二期中)(难度系数☆)如图,在平面直角坐标系中,A(2,1),B(5,5),P是x轴上一动点,当PA PB值最小时,求点P坐标


【分析】这是两定一动模型,作A点关于x轴的对称点A',A'B与x轴的交点即为P,P点坐标可以用直线解析式或勾股定理求,初三学生也可用相似。

【答案】P(2.5,0)





类型二:一定两动型

【模型介绍】已知,在∠AOB内有一点M,在边OA,OB上分别找点P,Q,使MP MQ PQ最小。

r

作法:作M关于OA的对称点M‘,关于OB的对称点M'',连接M'M'',交OA于点P,交OB于点Q,此时则MP MP PQ的值最小,最小值即为线段M'M''的长。

验证: 如图,OA上取一点P',OB上取一点Q',连接M'P',M''Q',则MP' MQ' P'Q'=M'P' M''Q' P'Q'>M'M''(两点之间线段最短)

【例3】(鄞州中考题)(难度系数☆☆)五边形ABCDE中,∠A=120°,∠B=∠E=90°,AB=BC=1,AE=DE=2,在BC、DE上分别找一点M、N,使得△AMN的周长最小,则△AMN周长的最小值为____.

【分析】这是一定两动模型,作点A关于BC的对称点A’,关于ED的对称点A'',连接A'A'',交BC于M,交ED于N,此时△AMN的周长最小,最小值即为A'A''的长。解含120°的△AA'A'‘即可求出A'A''。

【答案】2√7。倘若追加一问:此时∠AMN ∠ANM=_____°,你能答对吗?

【例4】(改编自网络)(难度系数☆☆)如图,点P是四边形ABCD内一点,BP=2,∠ABC=60°,分别在边AB,BC上作出点M,N,使△PMN的周长最小,求这个最小值。

【分析】这是一定两动模型,作点P关于AB的对称点P’,关于BC的对称点P'',连接P'P'',交AB于M,交BC于N,此时△PMN的周长最小。在△BP'P''中,∠P'BP''=120°,BP'=BP=BP''=2,P'P''的长度很容易求。

【答案】2√3

【例5】(北京中考题)(难度系数☆☆☆)如图,在矩形ABCD中,AB=20,AC=10,若在AC,AB上各取一点M,N,求BM MN的最小值。

【分析】这是一定两动型的变异模型,其变化在于:①定点与动点所在的直线在同一直线上,②求的是两条线段和的最小值,而不是周长最小值。要使BM MN的值最小,应设法把折线BM MN拉直(即化折为直),从而想到用轴对称性质来做。画出点B关于直线AC的对称点B1,则B1N的长就是最小值;又因为N也是动点,所以,当B1N⊥AB时这个值最小,利用勾股定理和三角形面积公式可以求得这个最小值,初三的同学也可以用相似或三角函数求解。

【解答】作B点关于AC的对称点B1,再过B1作AB的垂线,垂足为N,与AC的交点为M,此时BM MN的值最小。


        



类型三:两定两动型

【模型介绍】在∠MON内有两点P,Q,在边OM,ON上分别找点R,S,使得PR RS SQ PQ最小。

作法:作点P关于OM的对称点P',点Q关于ON的对称点Q',连接P'Q',与OM,ON的交点就是R,S,此时四边形PRSQ的周长最小。

验证:在OM上取一点R‘,ON上取一点S’,则PR' R'S' QS'=P'R' R'S' S'Q'>P'Q'(两点之间,线段最短)

  

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