八年級數學幾何中的最短路徑問題(一)

一、最短路徑問題:

最短路徑問題是圖論研究中的一個經典算法問題, 旨在尋找圖(由結點和路徑組成的)中兩結點之間的最短路徑。

二、涉及知識:

“兩點之間線段最短”,“垂線段最短”,“三角形三邊關係”,“軸對稱”,“平移”。

通常出題點結合 角、三角形、菱形、矩形、正方形、梯形、圓、座標軸、拋物線等知識點中出現 。

三、解題思路:

找對稱點實現 化 “折” 為 “直” 。

四、十二個基本問題(前6個):

問題1、如圖,在直線 L 上求一點 P , 使 PA + PB 值最小 。

八年級數學幾何中的最短路徑問題(一)

圖1

作法:如圖,連接 AB ,與 L 交點 即 為 P 。

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圖2

原理:兩點之間線段最短,PA + PB 最小值為 AB 。

問題2(將軍飲馬)、如圖,在直線 L 上求一點 P , 使 PA + PB 值最小 。

八年級數學幾何中的最短路徑問題(一)

圖3

作法:作點 B 關於 L 的對稱點 B' ,連接 AB' ,與 L 交點 即 為 P 。

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圖4

原理:兩點之間線段最短,PA+PB 最小值為 A B'。

問題3、如圖,在直線 Ll 、L2 上分別求點 M、N,使 △PMN 的周長最小 。

八年級數學幾何中的最短路徑問題(一)

圖5

作法:分別作點 P 關於兩直線的對稱點 P' 和 P “,連 P'P“,與兩直線交點即為 M,N 。

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圖6

原理:兩點之間線段最短 , PM + MN + PN 的最小值為線段 P'P'' 的長 。

問題4、如圖,在直線 L1 、L2 上分別求點 M、N,使四邊形 PQMN 的周長最小 。

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圖7

作法:分別作點 Q 、P 關於直線 Ll , L2 的對稱點 Q'和 P',連 Q'P',與兩直線交點即為 M,N 。

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圖8

原理:兩點之間線段最短,四邊形 PQMN 周長的最小值為線段 QP + Q'P' 的長。

問題5( 造橋選址)、如圖,直線m ∥ n ,在m 、 n ,上分別求點 M、N,使 MN⊥m,且 AM+MN+BN 的值最小。

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圖9

作法:將點 A 向下平移 MN 的長度單位得 A',連 A'B,交 n 於點 N,過點 N 作 NM⊥m 於點 M 。

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圖10

原理:兩點之間線段最短,AM+MN+BN 的最小值為 A'B + MN 。

問題6、如圖,在直線 L 上求兩點 M、N(M 在左),使 MN = a ,並使 AM + MN + NB 的值最小 。

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圖11

作法:

將點 A 向右平移a 個長度單位得 A',作 A' 關於 L 的對稱點 A'', 連 A''B,交直線 L 於點 N,將 N 點向左平移 a 個單位得 M 。

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圖12

原理:兩點之間線段最短,AM + MN + BN 的最小值為 A''B + MN 。

五、典型例題(作業題):

例題1、如圖所示,正方形 ABCD 的面積為 12,△ABE 是等邊三角形,點 E 在正方形 ABCD 內,在對角線 AC 上有

一點 P,使 PD + PE 的和最小,則這個最小值為( )

A、 2√ 3 B、 2√ 6 C、3 D、√ 6

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例題1圖

例題2、

如圖,在邊長為 2 的菱形 ABCD 中,∠ABC=60°,若將△ACD 繞點 A 旋轉,當 AC′、AD′ 分別與 BC、CD

交於點 E、F,則 △CEF 的周長的最小值為( )

A、 2√ 3 B、 2 C、2 + √3 D、4

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例題2圖

例題3、四邊形 ABCD 中,∠B=∠D=90°,∠C=70°,在 BC、CD 上分別找一點 M、N,使△AMN 的周長最小時,

∠AMN+∠ANM 的度數為( )

A、120° B、130° C、110° D、140°

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例題3圖

例題4、如圖,在銳角△ABC 中,AB=4 √2 ,∠BAC=45°,∠BAC 的平分線交 BC 於點 D,M、N 分別是 AD 和 AB

上的動點,則 BM+MN 的最小值是多少?

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例題4圖

例題5、如圖,Rt△ABC 中,∠C=90°,∠B=30°,AB=6,點 E 在 AB 邊上,點 D 在 BC 邊上(不與點 B、C 重合),

且 ED=AE,則線段 AE 的取值範圍是 多少?

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例題5圖

例題6、如圖,∠AOB=30°,點 M、N 分別在邊 OA、OB 上,且 OM=1,ON=3,點 P、Q 分別在邊 OB、OA 上,

則 MP+PQ+QN 的最小值是_________。

(注“勾股定理”:直角三角形中兩直角邊的平方和等於斜邊的平方,即 Rt△ABC 中,∠C=90°,則有AB^ + BC^2 = AC^2 )

八年級數學幾何中的最短路徑問題(一)

例題6圖

例題7、如圖,在 △AOB 中,∠OAB=∠AOB=15°,點 B 在 x 軸的正半軸,座標為 B( 6√3 ,0) 。

OC 平分∠AOB,點 M 在 OC 的延長線上,點 N 為邊 OA 上的點,則 MA+MN 的最小值是______。

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例題7圖

例題8、已知 A(2,4)、B(4,2),點 C 在 y 軸上,點 D 在 x 軸上,則四邊形 ABCD 的周長最小值為 多少?

此時 C、D 兩點的座標分別是多少 ?

八年級數學幾何中的最短路徑問題(一)

例題8圖


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