今天我們來說說“将軍飲馬”的數學模型,将軍飲馬問題在中考數學裡邊出現的頻率相對來說是比較高的,各位同學要一定要注意。
“将軍飲馬”的由來
相傳古希臘亞裡山大裡亞城有一位久負盛名的學者,名叫海倫。有一天,有位将軍不遠千裡專程前來向海倫求教一個百思不得其解的問題:将軍從A地出發到河邊飲馬,然後再到B地軍營視察,顯然有許多走法。問走什麼樣的路線最短呢?精通數理的海倫稍加思索,便作了完善的回答。這個問題後來被人們稱作“将軍飲馬”問題。
唐朝詩人李欣的《古從軍行》中有這麼一句話:“白日登山望烽火,黃昏飲馬傍交河。”這首詩裡面也隐含着飲馬圖的基本模型。
“将軍飲馬”數學模型
模型一:“一線兩點”型(一動兩定型)
(1)異側線段和的最小值問題(初一課本原型)
常考問題:兩定點A和B位于直線l異側,在直線l上找一點P,使得PA PB值最小。
解題思路:根據兩點之間線段最短,PA PB的最小值即為線段AB的長,連接AB交直線l于點P,點P即為所求。
【例1】如圖,在Rt ABC中,∠B=90° , ∠BAC=60°,AB=2,BD是AC上的高,E是BC邊的中點,F是BD上的一點,則AF EF的最小值為
【例2】如圖,等邊三角形ABC的邊長為4,AD是BC邊的中線,F是AD邊的動點,E是AB邊上一點,且AE=2,則線段EF+CF的最小值是 。
(2)同側線段和最小值問題
常考問題:兩定點A和B位于直線l同側,在直線l上找一點P,使得PA PB值最小。
解題思路:将兩定點同側問題轉化為異側問題,利用異側線段和最小值問題方法解決即可。
【例3】如圖在直角三角行ABC中AB=BC=4,點D,E分别是AB、AC的中點,在CD上找一點P,使PA PE的值最小,則這個最小值為 。
【例4】如圖,在邊長為2的菱形ABCD中,∠DAB=60°,E是AB邊上的一點,且AE=1,點Q為對角線AC上的動點,則三角形BEQ周長的最小值為 。
【例5】如圖在矩形ABCD中,AB=6,AD=3,動點P滿足三角形ABC的面積是矩形ABCD面積的 ,則點P到A、B兩點之間距離之和PA PB的最小值為 .
(3)同側線段差的最大值問題
常考問題:兩定點A和B位于直線l同側,在直線l上找一點P,使得 值最大。
解題思路:當A、B、P三點不共線時,根據三角形任意兩邊之差小于第三邊可得 ,當A、B、P三點共線時, ,則 的最大值為線段AB的長,連接AB并延長,與直線l的交點即為P點。
【例6】(2019陝西14題3分)如圖,在正方形ABCD中AB=8,AC與BD交于點O,N是AO的中點,點M在BC邊上,且BM=6,P為對角線BD上一點,則PM-PN的最大值是 。
【例7】如圖,在 中,∠BAC=90°,AB=2,sinC= ,E為AC的中點,P為BC上一動點,則的最大值為 。
(4)異側線段差的最大值問題
常考問題:兩定點A和B位于直線l異側,在直線l上找一點P,使得 值最大。
解題思路:解決異側線段差的最大值問題時,可将異側點轉化為同側問題,用同側線段差最大值問題的解決方法解決。
【例9】如圖,已知 三角形ABC為等腰直角三角形,AC=BC=4,∠BCD=15°,P為CD上一動點,則的最大值 。
【例10】如圖,正方形ABCD的邊長為2, 三角形ABE是等邊三角形,點E在正方形ABCD外,在射線AC上有一動點P,當 的值最大時,AP= 。
以上内容就是今天要分享的“将軍飲馬"問題的一個模型,“将軍飲馬”大多數時候需要做對稱的,同學們注意先看清楚題目的信息再下筆,分清楚它到底是屬于哪一種模型,然後再下筆。
下次我們再分享“将軍飲馬”的其他模型。
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