将军饮马模型
一、背景知识: 【传说】
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
才能使路程最短?这个问题的答案并不难,
B 开会,应该怎样走
从此以后, 这个
据说海伦略加思索就解决了它.
被称为“ 将军饮马 ”的问题便流传至今.
【问题原型】将军饮马 造桥选址 费马点
【涉及知识】两点之间线段最短,垂线段最短;
三角形两边三边关系;
【解题思路】找对称点,实现折转直
轴对称 ;平移;
二、将军饮马问题常见模型
1. 两定一动型: 两定点到一动点的距离和最小
例 1:在定直线
最小 .
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
作法 :连接 AB,与直线 l 的交点 Q, Q即为所要寻找的点,即当动点
P 跑到了点 Q处, PA+PB最小,且最小值等于 AB. 原理: 两点之间线段最短。
证明:连接 AB,与直线 l 的交点 Q,P 为 直线 l 上任意一点, 在⊿ PAB 中,由三角形三边关系可知:
AP+PB≧AB(当且仅当 PQ重合时取﹦ )
例 2: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 .
关键:找对称点
作法: 作定点 B 关于定直线
l 的对称点 C,连接 AC,与直线 l 的交点 Q即为所要寻找的点, 即当动点 P 跑到了点 Q处, PA+PB和最小,且最小值等于 AC.
原理: 两点之间,线段最短
证明:连接 AC,与直线 l 的交点 Q,P 为 直线 l 上任意一点,
在⊿ PAC 中,由三角形三边关系可知:
AP+PC≧ AC(当且仅当 PQ重合时取﹦ )
2. 两动一定型
例 3: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.
作法: 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,△ ABC即为所求.
原理: 两点之间,线段最短
例 4:在∠ MON的内部有点 A 和点 B,在 OM上找一点 C,在 ON上找一点 D,使得四边形 ABCD 周长最短.
作法: 作点 A 关于 OM的对称点A’,作点 B 关于 ON的对称点 B’ ?,连接 A’ B ’,与 OM 交于点 C,与 ON交于点 D,连接原理: 两点之间,线段最短
AC, BD, AB,四边形 ABCD即为所求.
3. 两定两动型最值
例 5:已知 A、 B 是两个定点,在定直线 l 上找两个动点 M与 N,且 MN长度等于定长 d(动点 M
位于动点 N左侧),使 AM+MN+NB的值最小 .
提示:存在定长的动点问题一定要考虑平移
作法一:将点 A向右平移长度
d 得到点 A’, 作 A’关于直线 l 的对称点 A’’,连接 A’’ B,
d,得到点 M。
交直线 l 于点 N,将点 N向左平移长度
作法二 :作点 A 关于直线
l 的对称点 A1,将点 A1 向右平移长度 d 得到点 A2,连接 A2 B ,
d,得到点 Q。
交直线 l 于点 Q,将点 Q向左平移长度
原理: 两点之间,线段最短,最小值为
A’’ B+MN
例 6: ( 造桥选址 )将军每日需骑马从军营出发,去河岸对侧的了望台观察敌情,已知
河流的宽度为 30 米,请问,在何地修浮桥,可使得将军每日的行程最短?
例 6:直线 l 1∥ l 2,在直线 l 1 上找一个点 C,直线 l 2 上找一个点 D,使得 CD⊥ l 2, 且AC+
BD+ CD最短.
作法: 将点 A 沿 CD方向向下平移 CD长度 d 至点 A’,连接 A’B,交 l 2 于点 D,过点 D 作
DC⊥ l 2 于点 C,连接 AC.则桥 CD即为所求.此时最小值为 A’B+CD
原理: 两点之间,线段最短,
4. 垂线段最短型
例 7: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.
原理: 垂线段最短
点 A 是定点, OM, ON是定线,
点 B、点 C是 OM、 ON上要找的点,是动点.
作法: 作点 A 关于 OM的对称点 A’,过点 A’作 A’C⊥ON,
交 OM于点 B, B、 C 即为所求。
例 8:在定直线 l 上找一个动点 P,使动点 P 到两个定点 A 与 B 的距离之差最小,即 PA-PB 最小 .
作法: 连接 AB,作 AB的中垂线与
l 的交点,即为所求点
P
此时 | PA-PB |=0
原理: 线段垂直平分线上的点到线段两端的距离相等
例 9:在定直线 l 上找一个动点 C,使动点 C 到两个定点 A 与 B 的距离之差最大,即
| PA-PB
| 最大
作法 :延长 BA交 l 于点 C,点 C 即为所求,
即点 B、 A、C 三点共线时,最大值为
AB的长度。 原理: 三角形任意两边之差小于第三边
例 10:在定直线
l 上找一个动点 C,使动点 C 到两个定点 A与 B 的距离之差最大, 即| PA-PB|
最大
作法 :作点 B 关于 l 的对称点
B,连接 AB,
交交 l 于点 P 即为所求,最大值为
AB的长度。
原理: 三角形任意两边之差小于第三边
典型例题
三角形
1. 如图,在等边△ ABC 中, AB = 6,AD⊥BC, E 是 AC上的一点, M是 AD上的一点,且 AE =
2,求 EM+EC的最小值
A
A
E M
M
E H
B
D
C
B
D
C
解:点 C 关于直线 AD的对称点是
点
过点 B 作 BH⊥AC 于点 H,
B,连接 BE,交 AD于点 M,则 ME+MD最小,
2
2
2
2
则 EH = AH – AE = 3 在直角△ BHE 中, BE =
– 2 = 1 , BH = BC - CH
2
2
2
= 6 - 3
= 3 3
2
BH + HE =(3 3) + 1 = 2 7