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文檔簡介

專題25最值模型之將軍遛馬模型與將軍過橋(造橋)模型

將軍遛馬模型和將軍過橋(造橋)模型是將軍飲馬的姊妹篇,它是在將軍飲馬的基礎(chǔ)上加入了平移的

思想,主要還是考查轉(zhuǎn)化與化歸等的數(shù)學思想。在各類考試中都以中高檔題為主,本專題就將軍遛馬模型

和將軍過橋(造橋)模型進行梳理及對應試題分析,方便掌握。

在解決將軍遛馬和將軍過橋(造橋),不管是橫向還是縱向的線段長度(定長),只要將線段按照長

度方向平移即可,即可以跨越長度轉(zhuǎn)化為標準的將軍飲馬模型,再依據(jù)同側(cè)做對稱點變異側(cè),異側(cè)直接連

線即可。利用數(shù)學的轉(zhuǎn)化思想,將復雜模型變成基本模型就簡單容易多了,從此將軍遛馬和將軍過橋(造

橋)再也不是問題!

模型1.將軍遛馬模型

【核心思路】去除定量,組合變量(通過幾何變換將若干段原本彼此分類的線段組合到一起)。

【模型解讀】已知A、B是兩個定點,P、Q是直線m上的兩個動點,P在Q的左側(cè),且PQ間長度恒定,在

直線m上要求P、Q兩點,使得PA+PQ+QB的值最小。(原理用平移知識解)

(1)點A、B在直線m兩側(cè):(2)點A、B在直線m同側(cè):

圖1圖2

(1)如圖1,過A點作AC∥m,且AC長等于PQ長,連接BC,交直線m于Q,Q向左平移PQ長,即為P點,

此時P、Q即為所求的點。(2)如圖2,過A點作AE∥m,且AE長等于PQ長,作B關(guān)于m的對稱點B’,連

接B’E,交直線m于Q,Q向左平移PQ長,即為P點,此時P、Q即為所求的點。

【最值原理】兩點之間線段最短。

例1.(2023·黑龍江·九年級??计谥校﹩栴}背景(1)如圖(1),在公路l的一側(cè)有A,B兩個工廠,A,B

到公路的垂直距離分別為1km和3km,A,B之間的水平距離為3km.現(xiàn)需把A廠的產(chǎn)品先運送到公路上然

后再轉(zhuǎn)送到B廠,則最短路線的長是_____km.

問題探究(2)如圖(2),△ACB和DEF是腰長為2的兩個全等的等腰直角三角形,ACBDEF90,

點A,D重合,點B,F(xiàn)重合,將△ACB沿直線AB平移,得到△ACB,連接AE,CE.試探究在平移

過程中,AECE是否存在最小值.若存在,求出這個最小值;若不存在,請說明理由.

問題解決(3)如圖(3),A,B分別是河岸m一側(cè)的兩個旅游景點,它們到河岸的垂直距離分別是2km和4km,

A,B的水平距離是13km.游客在景點A游覽完后,乘坐大巴先到河岸上的碼頭甲處,改乘游輪沿河航行

5km到達碼頭乙,再乘坐大巴到達景點B.請問碼頭甲,乙建在何處才能使從A到B的旅游路線最短,并求

出最短路線的長.

例2.(2022·四川內(nèi)江·統(tǒng)考中考真題)如圖,矩形ABCD中,AB=6,AD=4,點E、F分別是AB、DC上

的動點,EF∥BC,則AF+CE的最小值是_____.

例3.(2022·四川自貢·中考真題)如圖,矩形ABCD中,AB4,BC2,G是AD的中點,線段EF在邊AB

上左右滑動;若EF1,則GECF的最小值為____________.

例4.(2023上·江蘇鹽城·九年級校聯(lián)考階段練習)如圖,正方形ABCD內(nèi)接于⊙O,線段MN在對角線BD上

運動,若⊙O的周長為2,MN1,則AMN周長的最小值是.

例5.(2023秋·河南南陽·九年級校聯(lián)考期末)如圖,在邊長為4的正方形ABCD中將ABD沿射線BD平移,

得到EGF,連接EC、GC.求ECGC的最小值為______.

例6.(2023·貴州黔東南·統(tǒng)考一模)如圖,在菱形ABCD中,對角線AC,BD的長分別為6,4,將ABC

沿射線CA的方向平移得到GFE,分別連接DE,F(xiàn)D,AF,則DFDE的最小值為______.

模型2.將軍過橋(造橋)模型

【核心思路】去除定量,組合變量(通過幾何變換將若干段原本彼此分類的線段組合到一起)。

【模型解讀】

【單橋模型】已知,如圖1將軍在圖中點A處,現(xiàn)要過河去往B點的軍營,橋必須垂直于河岸建造,問:

橋建在何處能使路程最短?

考慮MN長度恒定,只要求AM+NB最小值即可.問題在于AM、NB彼此分離,所以首先通過平移,使AM

與NB連在一起,將AM向下平移使得M、N重合,此時A點落在A’位置(圖2).

問題化為求A’N+NB最小值,顯然,當共線時,值最小,并得出橋應建的位置(圖3).

圖1圖2圖3

【雙橋模型】已知,如圖4,將軍在圖中點A處,現(xiàn)要過兩條河去往B點的軍營,橋必須垂直于河岸建造,

問:橋建在何處能使路程最短?

圖4圖5圖6

考慮PQ、MN均為定值,所以路程最短等價于AP+QM+NB最小,對于這彼此分離的三段,可以通過平移

使其連接到一起.AP平移至A'Q,NB平移至MB',化AP+QM+NB為A'Q+QM+MB'.(如圖5)

當A'、Q、M、B'共線時,A'Q+QM+MB'取到最小值,再依次確定P、N位置.(如圖6)

【最值原理】兩點之間線段最短。

例1.(2023.浙江八年級期中)同學們已經(jīng)學過一些平行線的性質(zhì),其實平行線的性質(zhì)還有一些:

(1)如圖1,如果ab,在a上任取一點P,作PQ⊥b于點Q,則線段PQ的長度叫a,b之間的距離.

如果在a上再取一點M,作MN⊥b于點N,則線段MN可以看成由線段PQ平移得到,即MN=PQ,這就得

到平行線的又一條性質(zhì):平行線間的距離處處相等.根據(jù)平移還有哪些線段相等.

(2)剛在(1)中提到的平行線性質(zhì)在河上建橋也有廣泛的應用:如圖2,直線a,b表示一條河的兩岸,

且ab.現(xiàn)在要在這條河上建一座橋.使村莊A經(jīng)橋過河到村莊B.現(xiàn)在由小明、小紅兩位同學設計:

小明:作AD⊥a,交a于點D,交b于點C.在CD處建橋.路徑是A-C-D-B.

小紅:作AD⊥a,交a,b于點D,點C;把CD平移至BE,連AE,交b于G,作GF⊥a于F.在FG處建橋.路

徑是A-G-F-B.

問:小明、小紅誰設計的路徑長較短?再用平移等知識說明理由.

(3)假設新橋就按小紅的設計在FG處實施建造了,上游還有一座舊橋,凌晨3點某船從舊橋下到新橋下,

到達后立即返回,來回穿梭于兩橋之間,船在靜水每小時16千米,水流每小時4千米,在當晚23點時有

人看見船在離舊橋80千米處行駛求這兩橋之間的距離.

例2.(2023.廣東八年級專項訓練)如圖所示,某條護城河在CC處角轉(zhuǎn)彎,河寬相同,從A處到達B處,

須經(jīng)過兩座橋(橋?qū)挷挥嫞瑯蚺c河垂直),設護城河以及兩座橋都是東西、南北走向的,恰當?shù)卦鞓蚩墒笰

到B的路程最短,請確定兩座橋的位置.

例3.(2023·廣西·二模)已知,在河的兩岸有A,B兩個村莊,河寬為4千米,A、B兩村莊的直線距離AB

=10千米,A、B兩村莊到河岸的距離分別為1千米、3千米,計劃在河上修建一座橋MN垂直于兩岸,M

點為靠近A村莊的河岸上一點,則AM+BN的最小值為()

A.213B.1+35C.3+37D.85

例4.(2023·陜西西安·??寄M預測)如圖,YABCD中,AB3,AD2,DAB60,DFAB,BECD;

垂足分別為點F和E.點G和H分別是DF和BE上的動點,GH∥AB,那么AGGHCH的最小值為______.

例5.(2023.山東中考二模)如圖,拋物線y=ax2+bx+c(a≠0),經(jīng)過點A(-1,0),B(3,0),C(0,3)三

點.(1)求拋物線的解析式及頂點M的坐標;(2)連接AC、BC,N為拋物線上的點且在第四象限,當SNBC=SABC

△△

時,求N點的坐標;(3)在(2)問的條件下,過點C作直線l∥x軸,動點P(m,3)在直線l上,動點Q

(m,0)在x軸上,連接PM、PQ、NQ,當m為何值時,PM+PQ+QN最小,并求出PM+PQ+QN的最小值.

例6.(2023春·湖北武漢·八年級統(tǒng)考期中)如圖,在YABCD中,AB2,AD5,M、N分別是AD、BC

邊上的動點,且ABCMNB60,則BMMNND的最小值是________.

課后專項訓練

1.(2021·四川南充市·中考真題)如圖,在矩形ABCD中,AB15,BC20,把邊AB沿對角線BD平移,

點A',B'分別對應點A,B.給出下列結(jié)論:①順次連接點A',B',C,D的圖形是平行四邊形;②點C

到它關(guān)于直線AA'的對稱點的距離為48;③A'CB'C的最大值為15;④A'CB'C的最小值為

917.其中正確結(jié)論的個數(shù)是()

A.1個B.2個C.3個D.4個

2.(2023安徽中考學二模)如圖,菱形ABCD的邊長為23,∠ABC=60°,點E、F在對角線BD上運動,

且EF=2,連接AE、AF,則AEF周長的最小值是()

A.4B.4+3C.2+23D.6

3.(2022·重慶九龍坡·統(tǒng)考一模)如圖,在邊長為4的菱形ABCD中,∠ABC=60°,將ABD沿射線BD方

向平移,得到EFG,連接EC、GC.則EC+GC的最小值為()△

A.23B.43C.26D.46

4.(2023·安徽合肥·合肥壽春中學??既#┰谶呴L為2的正方形ABCD中,點E、F是對角線BD上的兩

個動點,且始終保持BFBE1,連接AE、CF,則AECF的最小值為()

A.22B.3C.25D.251

5.(2023·廣東·九年級期中)如圖,CD是直線x=1上長度固定為1的一條動線段.已知A(﹣1,0),B(0,

4),則四邊形ABCD周長的最小值為_________________.

6.(2022·浙江金華·八年級期末)在綜合實踐課上,小明把邊長為2cm的正方形紙片沿著對角線AC剪開,

如圖l所示.然后固定紙片ABC,把紙片ADC沿AC的方向平移得到A′D′C′,連A′B,D′B,D′C,在平

移過程中:(1)四邊形A′BC△D′的形狀始終是△__;(2)A′B+D′B的最小值△為__.

7.(2022下·遼寧沈陽·八年級沈陽市第一二六中學??茧A段練習)如圖,在矩形ABCD中,AD=BC=3,

∠DBC=60°,將△DAB沿射線DB方向平移得到△D’A’B’,連接CD’和CB’,則CD’+CB’的最小值

為.

8.(2023·山東濰坊·八年級期末)如圖,在平面直角坐標系中,已知A0,1,B4,2,PQ是x軸上的一條動

線段,且PQ1,當APPQQB取最小值時,點Q坐標為______.

9.(2023·四川成都·模擬預測)如圖,菱形ABCD的BC邊在x軸上,頂點C坐標為4,0,頂點D坐標為0,3,

點E在y軸上,線段EF∥x軸,且點F坐標為8,6,若菱形ABCD沿x軸左右運動,連接AE、DF,則

運動過程中,四邊形ADFE周長的最小值是________.

10.(2023·重慶·??既#┤鐖D,在邊長為1的菱形ABCD中,ABC60,將△ABD沿射線BD的方向

平移得到△A'B'D',分別連接A'C,A'D,B'C,則A'CB'C的最小值為.

11.(2023.廣東省深圳市九年級期中)如圖1,已知平行四邊形ABCO,以點O為原點,OC所在的直線為x

軸,建立直角坐標系,AB交y軸于點D,AD=2,OC=6,∠A=60°,線段EF所在的直線為OD的垂直平分線,

點P為線段EF上的動點,PM⊥x軸于點M點,點E與E′關(guān)于x軸對稱,連接BP、E′M.

(1)請直接寫出點A的坐標為_____,點B的坐標為_____;

(2)當BP+PM+ME′的長度最小時,請直接寫出此時點P的坐標為_____;

12.(成都市2022-2023學年八年級期末)如圖,在平面直角坐標系中有A0,3,D5,0兩點.將直線l1:

yx向上平移2個單位長度得到直線l2,點B在直線l2上,過點B作直線l1的垂線,垂足為點C,連接AB,

BC,CD,則折線ABCD的長ABBCCD的最小值為.

13.(廣西2021年中考數(shù)學真題)如圖,已知點A(3,0),B(1,0),兩點C(3,9),D(2,4)在拋物線y=x2上,

向左或向右平移拋物線后,C,D的對應點分別為C,D¢,當四邊形ABCD的周長最小時,拋物線的解

析式為.

14.(2023上·陜西西安·九年級??茧A段練習)(1)問題提出如圖①,在ABC中,ABAC6,BAC120,

點D,E分別是AB,AC的中點.若點M,N分別是DE和BC上的動點,則AMMN的最小值是______.

(2)問題探究:如圖②,A和B兩地在一條河的兩岸,現(xiàn)要在河上造一座橋(與河床垂直),橋造在何處,

才能使從A到B的路徑AMNB最短.博琳小組針對該問題展開討論,小旭同學認為:過A作河

岸的垂線,使AAMN,MN為河寬,連接AB,AB與河的一岸交于點N,此時在點N處建橋,可使從A

到B的路徑AMNB最短.你認為小旭的說法正確嗎?請說明理由.(3)問題解決:如圖③,在

矩形ABCD中,AB60,BC80.E、F分別在AB,CD上,且滿足EF∥BC,BE20.若邊長為10的正

方形MNPQ在線段EF上運動,連接BM、DP,當BMDP取值最小時,求EN的長.

15.(2023.廣安九年級月考)如圖,拋物線yax2bxca0,經(jīng)過點A1,0,B3,0,C0,3三點.1

求拋物線的解析式及頂點M的坐標;2連接AC、MB,P為線段MB上的一個動點(不與點M、B重合),

過點P作x軸的垂線PQ,若OQ=a,四邊形ACPQ的面積為s,求a為何值時,面積s最大;

3點N是拋物線上第四象限的一個定點,坐標為N(4,5),過點C作直線l//x軸,動點Pm,3在直線l

上,動點Qm,0在x軸上,連接PM、PQ、NQ,當m為何值時,PMPQQN的和最小,并求出PMPQQN

和的最小值.

16.(2023·陜西咸陽·??家荒#締栴}提出】(1)如圖1,點A、B在直線l的同側(cè),點A到直線l的距離AC2,

點B到直線l的距離BD4,A、B兩點的水平距離CD8,點P是直線l上的一個動點,則APBP的最

小值是________;

【問題探究】(2)如圖2,在矩形ABCD中,AB4,BC2,G是AD的中點,線段EF在邊AB上左右

滑動,若EF1,求GECF的最小值;

【問題解決】(3)如圖3,某公園有一塊形狀為四邊形ABCD的空地,管理人員規(guī)劃修兩條小路AC和BD(小

路的寬度忽略不計,兩條小路交于點P),并在AD和BC上分別選取點M、N,沿PM、PN和MN修建地

下水管,為了節(jié)約成本,要使得線段PM、PN與MN之和最小.

已測出ACB45,ADB60,CPD75,PD40m,PC502m,管理人員的想法能否實現(xiàn),若

能,請求出PMPNMN的最小值,若不能,請說明理由.

1

17.(2023上·重慶萬州·九年級??计谥校┤鐖D,直線yx4的圖象與x軸和y軸分別交于點A和點B,

2

AB的垂直平分線l與x軸交于點C,與AB交于點D,連接BC.(1)如圖1,求OC的長;(2)如圖2,若點P

是射線CD上的動點,點E和點F是y軸上的兩個動點,且EF2,當△ADP的面積為10時,求PEEFFC

的最小值。

18.(2023·江蘇南京·模擬預測)【模型介紹】

古希臘有一個著名的“將軍飲馬問題”,大致內(nèi)容如下:古希臘一位將軍,每天都要巡查河岸同側(cè)的兩個軍營

A,B.他總是先去A營,再到河邊飲馬,之后,再巡查B營.如圖①,他時常想,怎么走才能使每天走的

路程之

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