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专题 08 最值模型之将军饮马(遛马、过桥)模型
将军遛马模型和将军过桥(造桥)模型是将军饮马的姊妹篇,它是在将军饮马的基础上加入了平移的
思想,主要还是考查转化与化归等的数学思想。在各类考试中都以中高档题为主,本专题就将军遛马模型
和将军过桥(造桥)模型进行梳理及对应试题分析,方便掌握。
在解决将军遛马和将军过桥(造桥),不管是横向还是纵向的线段长度(定长),只要将线段按照
长度方向平移即可,即可以跨越长度转化为标准的将军饮马模型,再依据同侧做对称点变异侧,异侧直接
连线即可。利用数学的转化思想,将复杂模型变成基本模型就简单容易多了,从此将军遛马和将军过桥
(造桥)再也不是问题!
模型1.将军遛马模型
【核心思路】去除定量,组合变量(通过几何变换将若干段原本彼此分类的线段组合到一起)。
【模型解读】已知A、B是两个定点,P、Q是直线m上的两个动点,P在Q的左侧,且PQ间长度恒定,在直
线m上要求P、Q两点,使得PA+PQ+QB的值最小。(原理用平移知识解)
(1)点A、B在直线m两侧: (2)点A、B在直线m同侧:
A E
A C
A B
A
B
m m m
P Q P Q P Q
m
B B P Q B'
如图1 如图2
(1)如图1,过A点作AC∥m,且AC长等于PQ长,连接BC,交直线m于Q,Q向左平移PQ长,即为P点,
此时P、Q即为所求的点。(2)如图2,过A点作AE∥m,且AE长等于PQ长,作B关于m的对称点B’,连
接B’E,交直线m于Q,Q向左平移PQ长,即为P点,此时P、Q即为所求的点。
【最值原理】两点之间线段最短。
例1.(2023·西安·统考一模)问题提出:在矩形ABCD中,AB=6,BC=4,点E、F分别为边AD、BC上
的点,且AE=1;BF=2.(1)如图①,P为边AB上一动点,连接EP、PF,则EP+PF的最小值为 ;
(2)如图②,P、M是AB边上两动点,且PM=2,现要求计算出EP、PM、MF和的最小值.九年级一班
某兴趣小组通过讨论得出一个解决方法:在DA的延长线上取一点E',使AE'=AE,再过点E'作AB的平行
线E'C,在E'C上E”的下方取点M,使E'M'=2,连接M'F,则与AB边的交点即为M,再在边AB上点M
的上方取P点,且PM=2,此时EP+PM+MF的值最小.但他们不确定此方法是否可行,便去请教数学田老师,田老师高兴地说:“你们的做法是有道理的”.现在请你根据叙述作出草图并计算出EP+PM+MF
的最小值;
问题解决:(3)聪聪的爸爸是供电公司的线路设计师,公司准备架设一条经过农田区的输电线路,为
M、N两个村同时输电.如图所示,农田区两侧AB与CD平行,且农田区宽为0.5千米,M村到AB的距离
为2千米,N村到CD的距离为1千米,M、N所在的直线与AB所夹锐角恰好为45°,根据架线要求,在农
田区内的线路要与AB垂直.请你帮助聪聪的爸爸设计出最短的线路图,并计算出最短线路的长度.(要
求:写出计算过程,结果保留根号)
例2.(2023春·山东烟台·八年级统考期中)如图,在矩形 中, ,点P、点Q分别在
边 上,且 ,连接 和 ,则 的最小值是_______.
例3.(2023春·江苏淮安·八年级校考期中)如图,矩形 中, ,矩形 的对角线
相交于点O,点E,F为 边上两个动点,且 ,则 的最小值为_________.例4.(2023·重庆·九年级专题练习)如图,正方形 的边长为4, 、 为对角线 上的动点,且
,连接 、 ,求 周长的最小值.
例5.(2023秋·河南南阳·九年级校联考期末)如图,在边长为 的正方形 中将 沿射线 平
移,得到 ,连接 、 .求 的最小值为______.
例6.(2023·贵州黔东南·统考一模)如图,在菱形 中,对角线 , 的长分别为 , ,将
沿射线 的方向平移得到 ,分别连接 , , ,则 的最小值为______.模型2.将军过桥(造桥)模型
【核心思路】去除定量,组合变量(通过几何变换将若干段原本彼此分类的线段组合到一起)。
【模型解读】
【单桥模型】已知,如图1将军在图中点A处,现要过河去往B点的军营,桥必须垂直于河岸建造,问:
桥建在何处能使路程最短?
考虑MN长度恒定,只要求AM+NB最小值即可.问题在于AM、NB彼此分离,所以首先通过平移,使AM
与NB连在一起,将AM向下平移使得M、N重合,此时A点落在A’位置(图2 ).
问题化为求A’N+NB最小值,显然,当共线时,值最小,并得出桥应建的位置(图3).
将军 A 将军 A 将军 A
M M M
河 A' 河 A' 河
N N N
B军营 B军营 B军营
图1 图2 图3
【双桥模型】已知,如图4,将军在图中点A处,现要过两条河去往B点的军营,桥必须垂直于河岸建
造,问:桥建在何处能使路程最短?
图4 图5 图6考虑PQ、MN均为定值,所以路程最短等价于AP+QM+NB最小,对于这彼此分离的三段,可以通过平移
使其连接到一起.AP平移至A'Q,NB平移至MB',化AP+QM+NB为A'Q+QM+MB'.(如图5)
当A'、Q、M、B'共线时,A'Q+QM+MB'取到最小值,再依次确定P、N位置.(如图6)
【最值原理】两点之间线段最短。
例1.(2023.北京西城八年级期中)作图题(不写作法)
( )如图 ,一个牧童从 点出发,赶着羊群去河边喝水,则应当怎样选择饮水路线,才能使羊群走的路
程最短?请在图中画出最短路线.
( )如图 ,直线 是一条河, , 是两个村庄,欲在 上的某处修建一个水泵站 ,向 , 两地供
水,要使所需管道 的长度最短,在图中标出 点.(保留作图过程)
( )如图 ,在一条河的两岸有 , 两个村庄,现在要在河上建一座小桥,桥的方向与河岸方向垂直,
桥在图中用一条线段 表示.试问:桥 建在何处,才能使 到 的路程最短呢?请在图中画出桥
的位置.(保留作图过程)
例2.(2022上·湖北襄阳·九年级联考自主招生)如图有一条直角弯道河流,河宽为2, 、 两地到河岸
边的距离均为1, , , ,现欲在河道上架两座桥 、 ,使
最小,则最小值为A. B. C.14 D.12
例3.(2023·内江·中考模拟)如图,已知直线 , 、 之间的距离为8,点P到直线 的距离为6,
点Q到直线 的距离为4,PQ= ,在直线l 上有一动点A,直线 上有一动点B,满足AB⊥ ,且
1
PA+AB+BQ最小,此时PA+BQ= .
例4.(2023·陕西西安·校考模拟预测)如图, 中, , , , ,
;垂足分别为点F和E.点G和H分别是 和 上的动点, ,那么 的
最小值为______.
例6.(2023·山东济南·统考二模)如图,在矩形 中, , ,若点E是边 上的一个
动点,过点E作 且分别交对角线 、直线 于点O、F,则在点E移动的过程中,
的最小值为 .课后专项训练
1.(2023上·安徽宣城·九年级校考阶段练习)如图,矩形 中, , , 是 的中点,
线段 在 上左右滑动,若 ,则 的最小值是( )
A.5 B. C.6 D.
2.(2023下·江苏无锡·八年级校考期中)如图,E为正方形ABCD中BC边上的一点,且AB=3BE=3,
M、N分别为边CD、AB上的动点,且始终保持MN⊥AE,则AM+NE的最小值为( )
A.4 B. C. D.3.(2023·安徽·统考一模)如图,在矩形 中, , ,点 在 上,点 在 上,且
,连接 , ,则 的最小值为( )
A.25 B.24 C. D.13
4.(2023上·江苏无锡·八年级校考阶段练习)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知直线AB与y轴交于
点A(0,6),与x轴的负半轴交于点B,且∠BAO=30°, M、N是该直线上的两个动点,且MN=2,连
接OM、ON,则△MON周长的最小值为 ( )
A.2+3 B.2+2 C.2+2 D.5+
5.(2023上·江苏南通·八年级统考期中)如图, 中, , , ,若D,E是
边 上的两个动点,F是边 上的一个动点, ,则 的最小值为( )A.3 B. C. D.3
6.(2023下·辽宁鞍山·八年级统考期末)如图,河的两岸有 , 两个水文观测点,为方便联络,要在河
上修一座木桥 (河的两岸互相平行, 垂直于河岸),现测得 , 两点到河岸的距离分别是5米,
4米,河宽3米,且 , 两点之间的水平距离为12米,则 的最小值是 米.
7.(2023·江苏无锡·统考二模)如图,在 中, , ,M、N分别是 、 边上的动
点,且 ,则 的最小值是 .
8.(2023.广东省深圳市九年级期中)如图1,已知平行四边形ABCO,以点O为原点,OC所在的直线为x
轴,建立直角坐标系,AB交y轴于点D,AD=2,OC=6,∠A=60°,线段EF所在的直线为OD的垂直平分线,
点P为线段EF上的动点,PM⊥x轴于点M点,点E与E′关于x轴对称,连接BP、E′M.
(1)请直接写出点A的坐标为_____,点B的坐标为_____;
(2)当BP+PM+ME′的长度最小时,请直接写出此时点P的坐标为_____;
9.(成都市2022-2023学年八年级期末)如图,在平面直角坐标系中有 , 两点.将直线 :向上平移 个单位长度得到直线 ,点 在直线 上,过点 作直线 的垂线,垂足为点 ,连接 ,
, ,则折线 的长 的最小值为 .
10.(2023·广西·九年级专题练习)如图,四边形ABCD是平行四边形,AB=4,BC=12,∠ABC=60°,E,
F是AD边上的动点,且EF=2,则四边形BEFC周长的最小值为 .
11.(2023下·江苏·八年级统考期末)如图,已知菱形 的对角线 , 相交于点 ,点 , 在
对角线 上,且 ,过点 作 的垂线,与边 交于点 ,连接 .若 , ,则
的最小值为 .
12.(2023下·四川宜宾·八年级校考阶段练习)如图,在正方形 中, ,点E为 的中点,
点M、N为 边上两个动点,且 ,则 的最小值是 .13.(2023·陕西西安·校联考模拟预测)如图,在菱形 中, , ,在 边上有一
线段 由 向 运动,点 到达点 后停止运动, 在 的左侧, ,连接 , ,则 周
长的最小值为 .
14.(2023上·陕西宝鸡·九年级统考期末)如图,在菱形 中, , ,点 , 在
上,且 ,连接 , ,则 的最小值为
15.(2022下·江苏·八年级校考阶段练习)如图,在 中, , ,将 沿射线
平移,得到 ,再将 沿射线 翻折,得到 ,连接 、 ,则 的最小值
为16.(2023·福建·校联考一模)如图,已知在矩形ABCD中,AB=6,BC=9,E、F为矩形内部的两动点,
且满足EF∥BC,EF=4,S BEFC=26,则BE+EF+FC的最小值等于 .
四边形
17.(2023.广东八年级专项训练)如图所示,某条护城河在 处角转弯,河宽相同,从 处到达 处,
须经过两座桥(桥宽不计,桥与河垂直),设护城河以及两座桥都是东西、南北走向的,恰当地造桥可使
到 的路程最短,请确定两座桥的位置.
18.(2023上·陕西西安·九年级校考阶段练习)(1)问题提出如图①,在 中,
,点D,E分别是 的中点.若点M,N分别是 和 上的动点,则
的最小值是______.
(2)问题探究:如图②,A和B两地在一条河的两岸,现要在河上造一座桥(与河床垂直),桥造在何处,
才能使从A到B的路径 最短.博琳小组针对该问题展开讨论,小旭同学认为:过A作河
岸的垂线,使 , 为河宽,连接 , 与河的一岸交于点N,此时在点N处建桥,可使从A
到B的路径 最短.你认为小旭的说法正确吗?请说明理由.(3)问题解决:如图③,在
矩形 中, .E、F分别在 上,且满足 , .若边长为10的正
方形 在线段 上运动,连接 ,当 取值最小时,求 的长.19.(2023上·重庆万州·九年级校考期中)如图,直线 的图象与 轴和 轴分别交于点 和点
, 的垂直平分线 与 轴交于点 ,与 交于点 ,连接 .(1)如图1,求 的长;(2)如图2,
若点 是射线 上的动点,点 和点 是 轴上的两个动点,且 ,当 的面积为 时,求
的最小值。
20.(2023下·黑龙江牡丹江·八年级校考期中)问题背景
(1)如图(1),在公路 的一侧有 , 两个工厂, , 到公路的垂直距离分别为 和 , ,
之间的水平距离为 .现需把 厂的产品先运送到公路上然后再转送到 厂,则最短路线的长是_____
.
问题探究(2)如图(2), 和 是腰长为2的两个全等的等腰直角三角形,
,点 , 重合,点 , 重合,将 沿直线 平移,得到 ,连接
, .试探究在平移过程中, 是否存在最小值.若存在,求出这个最小值;若不存在,请
说明理由.
问题解决(3)如图(3),A,B分别是河岸m一侧的两个旅游景点,它们到河岸的垂直距离分别是和 , , 的水平距离是 .游客在景点 游览完后,乘坐大巴先到河岸上的码头甲处,改乘游
轮沿河航行 到达码头乙,再乘坐大巴到达景点 .请问码头甲,乙建在何处才能使从 到 的旅游路
线最短,并求出最短路线的长.