运用勾股定理求最短距离的四技巧有奇效,值得收藏

勾股定理是8年级课本重要内容,属于初中阶段重要知识点,也是各类考试重点考察内容。特别是利用勾股定理求最短距离的问题,很多学生都感觉到困难,下面就针对如何巧用勾股定理求最短路径长进行讲解。

求最短距离的问题,第一种情况是通过计算和比较解最短距离问题;第二种情况是平面图形,将分散的条件通过几何变换(平移或轴对称)进行集中,然后借助勾股定理解决;第三种情况是立体图形,将立体图形展开为平面图形,在平面图形中将路程转化为两点间的距离,然后借助直角三角形利用勾股定理求出最短路程(距离).

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典型考题

技巧1:用计算法求平面中的最短问题

1.(2019秋•盐都区期中)如图,某工厂C前面有一条笔直的公路,原来有两条路AC,BC可以从工厂C到达公路,经测量AC=6千米,BC=8千米,AB=10千米,现需要修建一条路,使工厂C到公路的路程最短.请你帮工厂C设计一种方案,并求出新建路的长.

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【解析】:过点C作CD⊥AB于点D,则线段CD为新建公路.

∵AC=6km,BC=8km,AB=10km,

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变式1.(2019秋•连云港期中)如图,在△ABC中,AC=21,BC=13,D是AC边上一点,BD=12,AD=16.

(1)求证:BD⊥AC;

(2)若E是边AB上的动点,求线段DE的最小值.

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【解析】:(1)∵AC=21,AD=16,

∴CD=AC﹣AD﹣5,

∵BD2+CD2=122+52=169=BC2,

∴∠BDC=90°,∴BD⊥AC.

(2)当DE⊥AB时,DE最短,

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技巧2:用平移法求平面中的最短问题

2.(2019秋•越城区校级期中)如图,要为一段高为6米,长为10米的楼梯铺上红地毯,则红地毯至少要_____ 米长.

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【解析】利用平移的观点,把每一个台阶水平及竖直部分平移,地毯的长度实际是所有台阶的宽加上台阶的高,因此利用勾股定理求出水平距离即可.

根据勾股定理,可得求得楼梯水平长度为8米,

则红地毯至少要8+6=14米.故答案为:14.

变式.如图所示是某酒店门前的台阶,现该酒店经理要在台阶上铺上一块红地毯,问这块红地毯至少要多大?

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【解析】:利用平移线段,把楼梯的横竖向上向左平移,构成一个矩形,长宽分别为10米,8米,故地毯的长度为8+10=18(米),则这块红地毯面积为:18×5=90(m2).

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技巧3:用对称法求平面中的最短问题

3.(2018秋•灌云县期末)如图1,A村和B村在一条大河CD的同侧,它们到河岸的距离AC、BD分别为1千米和4千米,又知道CD的长为4千米.

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(1)现要在河岸CD上建一水厂向两村输送自来水.有两种方案备选

方案1:水厂建在C点,修自来水管道到A村,再到B村(即AC+AB).(如图2)

方案2:作A点关于直线CD的对称点A',连接A'B交CD于M点,水厂建在M点处,分别向两村修管道AM和BM.(即AM+BM)(如图3)

从节约建设资金方面考虑,将选择管道总长度较短的方案进行施工,请利用已有条件分别进行计算,判断哪种方案更合适.

(2)有一艘快艇Q从这条河中驶过,当快艇Q在CD中间,DQ为多少时?△ABQ为等腰三角形?

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4.(2019•金台区二模)问题探究:

(1)如图①,已知等边△ABC,边长为4,则△ABC的外接圆的半径长为_____.

(2)如图②,在矩形ABCD中,AB=4,对角线BD与边BC的夹角为30°,点E在为边BC上且BE=1/4BC,点P是对角线BD上的一个动点,连接PE,PC,求△PEC周长的最小值.

问题解决:

(3)为了迎接新年的到来,西安城墙举办了迎新年大型灯光秀表演.其中一个镭射灯距城墙30米,镭射灯发出的两根彩色光线夹角为60°,如图③,若将两根光线(AB,AC)和光线与城墙的两交点的连接的线段(BC)看作一个三角形,记为△ABC,那么该三角形周长有没有最小值?若有,求出最小值,若没有,说明理由.

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【解答】:(1)如图,作三角形外接圆⊙O,作直径AD,连接BD,

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∵等边△ABC内接于⊙O,AD为直径,∴∠C=60°=∠D,∠ABD=90°,

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(2)如图2,作点E关于BD的对称点E′,连接E′C交BD于P,连接PE,此时△PEC周长周长最小.

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连接BE′,过E′作E′H⊥BC,

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(3)如图3,∵∠BAC=60°,AH=30米,

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∴当AB=AC时,边BC取最小值,∴此时BC=AC=20√3,

作▱ABCD,作A点关于直线BC的对称点A′,连接A′D,AB+AC=CD+A′C,当A′,C,D在一条直线上时,AB+AC最小,

此时,△ABC应为等边三角形,AB+AC=40√3,

∵AB+AC和BC的最小值能够同时取到,故△ABC的周长最小值为60√3.

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技巧4:用展开法求平面中的最短问题

5.(2019秋•垦利区期中)我国古代有这样一道数学问题:"枯木一根直立地上高二丈四尺,周六尺,有葛藤自根缠绕而上,三周而达其顶,问葛藤之长几何?"题意是:如图,把枯木看作一个圆柱体,因一丈是十尺,则该圆柱的高为24尺,底面周长为6尺,有葛藤自点A处缠绕而上,绕三周后其末端恰好到达B处,则问题中葛藤的最短长度是_______ 尺.

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【解析】根据题意画出图形,再根据勾股定理求解即可.:如图所示,在如图所示的直角三角形中,

∵BC=24尺,AC=6×3=18尺,

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答:葛藤长为30尺.故答案为:30.

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6.(2019秋•德惠市期末)如图是一个三级台阶,它的每一级的长、宽、高分别为20dm、3dm、2dm.A和B是这个台阶上两个相对的端点,点A处有一只蚂蚁,想到点B处去吃可口的食物,则蚂蚁沿着台阶面爬行到点B的最短路程为(  )

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A.√481dm B.20dm C.25dm D.35dm

【解析】:三级台阶平面展开图为长方形,长为20dm,宽为(2+3)×3dm,

则蚂蚁沿台阶面爬行到B点最短路程是此长方形的对角线长.

设蚂蚁沿台阶面爬行到B点最短路程为xdm,

由勾股定理得:

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解得:x=25(dm).

故选:C.

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7.(2019秋•遂宁期末)如图,开口玻璃罐长、宽、高分别为16、6和6,在罐內点E处有一小块饼干碎末,此时一只蚂蚁正好在罐外长方形ABCD的中心H处,蚂蚁到达饼干的最短距离是多少(  )

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A.√145 B.√205 C.√277 D.17

【解析】做此题要把这个长方体中蚂蚁所走的路线放到一个平面内,在平面内线段最短,根据勾股定理即可计算.

①若蚂蚁从平面ABCD和平面CDFE经过,蚂蚁到达饼干的最短距离如图1:

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②若蚂蚁从平面ABCD和平面BCEH经过,

则蚂蚁到达饼干的最短距离如图2:

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方法总结

1、解决有关立体图形中路线最短的问题,关键是把立体图形中的路线问题转化为平面上的路线问题,如圆柱侧面展开图为长方形,圆锥侧面展开图为扇形,长方体侧面展开图为长方形等。

2、平面图形中利用计算、平移、对称等方法,运用平面上两点间线段最短的道理,构造直角三角形,利用勾股定理求解即可。

3、长方体的展开图有三种不同的情况,计算后进行比较。


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