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作为初中几何中的一个非常重要的常见模型——将军饮马模型是中考常规题和压轴题都会考察的一个重要题型,学生必须做到熟练掌握。为提高学习效率,我做了一个非常全面的总结分析,以帮助学生彻底理解该题型蕴含的数学思维。
首先我们来看一个例子。大家自己先思考一下,看看能否做出来?
例1. 在直角△ABC中,角C=90°,AC=BC=根号2 ,E、F分别为AC、BC上的一个动点,且AE=CF,连接BE、AF,求BE+AF的最小值?
上例是将军饮马模型的一个典型例子。各位有没有具体的思路?下面我详细介绍一下将军饮马的各种模型,之后解题思路就会逐步清晰。
一、 将军饮马的由来:古罗马时期,亚历山大城有一个名叫“海伦”的将军,他比较喜欢数学。有一次,他要从营地A去往营地B,但中途要让他的马儿去河边饮一次水。AB营地均位于河流的同侧,将军就思索在河流的哪个地点饮水,才使得从营地A去营地B的路程最短。
二、 原理:1、两点之间直线段最短;2、三角形中两边之和大于第三边;3、三角形中两边只差小于第三边。
三、 将军饮马的模型分类
1、 直线型——两个线段之和的最小值:
如下图,在直线上找到一点P,使得直线外的两个定点A和B到直线的距离最短。并求出PA+PB的最小值?
图1中,A和B在直线同侧,做B的关于直线L的对称点B′,连接A B′交于直线L于P点。最短距离就是A B′的距离。
图2中,A和B在直线异侧,直接连接A,B,与直线L相交于P点。最短距离就是AB的距离。
2、 直线型——两个线段之差的最大值和最小值:
如下图3,做AB的延长线交于直线L于P点。则有PA-PB的最大值等于AB。做AB的中垂线交于直线L于P′,可知PA-PB的最小值为0。
如下图4,做B点关于直线L的对称点B′,A B′的延长线交于直线L于P点。则有PA-PB=PA-P B′,其最大值等于AB。做A B′的中垂线交于直线L于P′,可知PA-PB=PA-P B′,其最小值为0。
3、 直线型——上面模型的变形
如下图5中,从A到B点,但必须在直线L上走h的路程也就是MN=h。根据题意要求找出M和N点,使得AM+MN+NB的和最小。
解:作B关于直线L的对称点B′,把A点向右平移h个单位到A′。连接A′B′交于直线L于N点,向左平移h个单位,找到M点。则有AM+MN+NB的和最小值=AM+MN+N B′=h+ A′B′即为所求答案。
如下图6,从A到B点,但必须过一个宽度为h的桥梁。在什么位置设置路程最短?
解:把A点向下平移h个单位到A′,连接 B A′交直线L2于N点,向上平移h个单位,交L1于M点。M点到N点即为所求的桥梁的位置。
4、 夹角型——线段和或者多边形周长的最小值
如下图7中,已知射线OA和OB上分别有动点M和动点N,夹角内有一个固定点P,求PM+MN的最小值?
解:作P点关于直线OA的对称点P′,过P′作直线OB的垂线分别交于OA,OB于M,N点,则有PM+MN的最小值=N P′。
如下图8中,已知射线OA和OB上分别有动点M和动点N,夹角内有一个固定点P,求三角形PMN的周长最小值?
解:过P点分别做OA,OB的对称点P1,P2,连接P1P2两点分别交于OA,OB与M,N点,则有PM+MN+NP的最小值等于P1P2两点之间的距离。
如下图9,,已知射线OA和OB上分别有动点M和动点N,夹角内有2个固定点P和Q,求四边形PMNQ的周长最小值?
解:作P点关于直线OA的对称点P′,过Q点作直线OB对称点Q′,连接P′Q′分别交于OA,OB于M,N点。则有四边形PMNQ的周长=PM+MN+NQ+PQ的最小值= P′Q′+PQ。
如下图10,已知射线OA和OB上分别有定点P和Q,分别有动点M,N。求PN+NM+MQ的最小值?
解:作P点关于直线OB的对称点P′,过Q点作直线OA的对称点Q′,连接P′Q′分别交于OA,OB于M,N点。则有PN+NM+MQ的最小值= P′Q′两点之间的距离。
四、 再来回顾文章开篇的那个压轴题。
其实该题也是将军饮马题型的应用,必须熟练掌握其规律性,想方设法把相交的两个线段转化成相连的2个线段,则问题迎刃而解。需要解题思路的关注后私信我。
再给个例2:在矩形ABCD中,AB=10,BC=5,若点M,N分别是线段AC,AB上的动点,则BM+MN的最小值是多少?(彻底理解将军饮马的几个类型后,一眼就能看出答案?)
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