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x
x
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!"#$%&!"#'()*
知识点梳理
!"#$%&'(
!)*$%&'(
题型一 普通费马点最值问题
题型二 加权费马点·单系数型
题型三 加权费马点·多系数型
知识点梳理
!"#$%&'
!"#$%&如图△ABC 所有的内角都小于120 度,在△ABC 内部有一点P,连接PA、PB、PC,
当
的值最小时,求此时∠APB 与∠APC 的度数.'
!"#()&+,1-.△ACP/0&C1234560678△A’CP’-9△ACP≌△A’CP’-CP:CP’-AP:A’P’-
PA
PB
PC
+
+
P
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B
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x
x
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;∵∠PCP’ :60°,∴△PCP’<=>?@A-∴PP’:PC, ∴PABPBBPC: P’A’BPBBPP’,
+,2-CDEC&BFPFP’FA’GH2-PABPBBPCIJ-IJKLA’B,M2∠BPC:∠APC=∠APB=
120°
!"#*+&+$%&N<8?@AO?PQ&ORSTUIJO&.$%&VWX
① YZ[P\@]^_120°O?@A-$%&<Y\>O`@a<120°O&-bc?@AO$%&de?
@AO=@fgh
② YZi[P@^_120°O?@A-$%&N<jPk@OQ&.
!+lm$%&'如图3-连接AA’,我们发现△ACA’为等边三角形,点P在A’B上,同理,我们可以得到等边
△BAB’,点P也在CB’上,因此,我们可以以△ABC三角形任意两边为边向外构造等边三角形,相应连线的交
点即为费马点。nIo@JZ120p2q
【例1】如图,在△ABC 中,∠ACB=90°,AB=AC=1,P 是△ABC 内一点,求PA+PB+PC 的最小值.
!rs'
图1
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P
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B
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A
A'
B
C
P
P'
图2
B'
图3
P
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B
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+l… BD•†‡8xABC UxACD a<ˆ‰O?@A-_& D m DHŠBA ‹ BA OŒ{HZ H &-•
Ž••‘’-
|“7”V•}
【练习1】如图,已知矩形ABCD,AB=4,BC=6,点M 为矩形内一点,点E 为BC 边上任意一点,则MA+MD+ME
的最小值为______.
!tu'–—vw 60p45-.?˜™Hš5›L[˜œHš}
t•c ADFAM L>vw=>xADFF=>xAMG-yz FG-
A
B
C
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2
2
2
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+
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žŸxAMD xAGF-¡MD=GF
¡ME+MA+MD=ME+EG+GF
_ F m FHŠBC ‹ BC Z H &-Hš FH O{|Lb…OIJK}
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+•b…IKf?˜HšO¢£i]L1O¤¥-¦§¨j©ª«¬L)*$%&ª«--®¯°©±-d
<²_45³´Hš5›-µ]_ƒ•Ž¢£O¤¥¶·]¸O45¹º»¯°¼
【类型一 单系数类】
Cµi[˜Hš½i]L 1 O¢£2-¾Y¿LÀÁ-[ÂiÃÄÅ’Æš-
[Ä<45ˆ‰@6X
YÇ45 90p-
YÇ45 120p
È[Ä<45º»-YÇ?@A?>TÉ
【例3】在等边三角形ABC中,边长为4,P为三角形ABC内部一点,求
的最小值
H
F
G
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C
B
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2
3
2
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PC
+
+
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!ËÌ[X45ˆ‰@'+, 1-△APC /& C Í2345 90°-žÎ P’P:
PC- A’B |Lb…
¯°[X+, 2-B-P-P’-A’GH2ÏIJ-M2ÐBPC:ÐAPC:135°-žÎ BP:A’P’:2
-
PC:CHÑPH:
-¡PP’:
-PBBPP’BA’P’:
¯°ÒXm AHŠBC Z H-žÎÐA’CH:30°-¡AH:2-CH:
-Ó••“7 A’B:
!ËÌÒX45º»'“Ô+Õ¯°Ö45º»n¯°]×[q
+, 4-.?@A BPC /& B 45 45p-ØÙoLÚÛO
Ü-78
9
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2
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P
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-
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+
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135°
135°
A
B
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4
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+
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PC
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P C
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+
³
+
+
+
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x
x
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【练习2】在Rt△ABC中,AC=3,BC=2
,P为三角形ABC内部一点,求
的最小值
!ËÌ[X45ˆ‰@'+, 1-△APC /& C Í2345 120°-9i PP’:
PC-
!ËÌÒX45º»'+, 2-△APC /& A Í2345 30°-ØÙoLÚÛO
Ü-
9
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PB
2PC
P'
C'
P
C
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PB
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C'
P
C
B
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+
+
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PC
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+
+
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30°
2 3
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BP
P C
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³
+
+
+
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【类型二 多系数类】
âãC?˜HšO?P¢£äå••£Oæ¢2-a<çè)*$%&O˜éO¼
c]¸O&L45fg-45]¸O?@A78O¢£<]¸O-YZê‘O¢£-¦§ë+l¶Ï45
fg앦§íVîcÕ¯°X
1. .IJ¢£ï8ðñòh
2. fóoJO¢£ô‘º»Éõh
3. Io¢£ô‘45fgnõ+Io¢£ö PA ÷ø-Nc A L45fgq-45¢£]L 1 OØHšb
öO?@A¼
【例3】如图,在△ABC 中,
,
,
,在△ABC 内部有一点P,连接
,
则(1)
的最小值为________;(2)
的最小值为________
!Àr'n1q.IJ¢£
ï8ðñò-78
C'
P'
P
C
B
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ACB
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°
3
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AC =
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PC
,
,
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PA
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Ü-Io¢£ö PC ÷ø-ùc& C L45fg-45xPBC}
+, 1-.xPBC /& C Í2345 90p-úºoL
Ü-
-
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ï8ðñò-78
-
+, 2-.xAPB /& C Í2345 90p-úºoL
Ü-
-
}
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3PB
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3
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PA
PB
PC
PA
PP
P B
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+
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+
+
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+
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PC
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PC
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PP
A B
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+
+
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【练习3】如图,在△ABC 中,
,
,
,在△ABC 内部有一点P,连接
,
则
的最小值为________.
!Àr'.xPAC /& C 12345 90púºo 2 Ü-78
-
-
-
-
-
- Ó • • ‘ ’ “ 7
-
OIJKL
.
题型一 普通费马点最值问题
1.(2021 滨州)如图,在△ABC 中,∠ACB=90°,∠BAC=30°,AB=2,点P 是△ABC 内一点,则
的最小值为_________.
60
ACB
°
=
3 3
BC =
6
AC =
PA
PB
PC
,
,
2
5
PA
PB
PC
+
+
P
A
B
C
P AC
¢
¢
△
2
5
P A
PA
PP
PC
¢
¢
¢
=
=
,
3 3
6 3
6
2PA
5PB
P'
A'
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B
C
2
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PA
PB
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PB
A B
¢
¢
¢
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+
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+
+
³
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AC
¢
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!
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A CB
Ð
=
° +
° =
°
1
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AC
CH
AC
¢
¢
\
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=
=
=
,
9 3
BH =
3 31
A B
¢
=
2
5
PA
PB
PC
+
+
3 31
PA
PB
PC
+
+
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A
B
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x
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!-u'.xABP /& A 12345 60°8xAB′P′-yz P′P-B′C}
9 AB′:AB:2-PB:P′B′-ÐBAB′:60°-PA:P′A-ÐPAP′:60°-
¡xP′PA <=>?@A-¡PA:P′P}
ûÐBAC:30°-¡ÐB′AC:90°-
ûÐACB:90°-¡AC:
:
-
¡B′C:
:
}
ûPABPBBPC:P′PBP′B′BPCüB′C-
∴PABPBBPC OIJKL
}
2.问题背景:如图1,将△ABC 绕点A 逆时针旋转60°得到△ADE,DE 与BC 交于点P,可推出结论:PA
+PC=PE.
问题解决:如图2,在△MNG 中,MN=6,∠M=75°,MG=
,点O 是△MNG 内一点,则点O 到△
MNG 三个顶点的距离和的最小值是______.
!-u'_& H m HQŠNM ‹ NM Œ{HZ Q &-•ŽÐNMG:75°-ÐGMH:60°-“7ÐHMQ:45°-
¡xMHQ <=ýœ@?@A- ¡MQ:HQ:4- ¡NH:
7
3
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3
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+
7
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图2
图1
A
B
C
D
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2
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100 16
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HQ
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+
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M
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C
A
B
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x
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3.如图,在△ABC 中,∠CAB=90°,AB=AC=2,P 是△ABC 内一点,求PA+PB+PC 的最小值.
!,-&+, 1-c AD L>vw=>△ACD-yz BD-BD O{|L PABPBBPC OIJK}
†‡8△ABC U△ACD a<ˆ‰O?@A-bcvwˆ‰œ@?@A
+, 2-_& D m DHŠBA ‹ BA OŒ{HZ H &-•Ž••‘’-
'
. 1''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''. 2''''''''''''''''''''
4.已知,在△ABC 中,∠ACB=30° ,AC=4,AB=
点P 是△ABC 内一动点,则PA+PB+PC
的最小值为________
/.''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''. 1'''''''''''''''''''
'
!,-&+, 1-.△APC Í2345 30°-7△AP’C’-BC’| PABPBBPC IJK-†‡8 ∠
BCA:30°-∴∠BCC’:90°-m AH⊥BC-“7 BC:3
-∴BC’:
A
B
C
P
2
2
2= 6+ 2
BD
BH
DH
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+
A
B
C
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D
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3
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01如图,已知矩形ABCD,AB=4,BC=6,点M 为矩形内一点,点E 为BC 边上任意一点,则MA+MD+
ME 的最小值为______.'
!-u'+, 1-–—vw 60°45-.?˜™Hš5›L[˜œHš}t•c ADFAM L>vw=>△ADFF
=>△AMG-yz FG-žŸ△AMD xAGF-¡MD:GF¡MEBMABMD:MEBEGBGF
+, 2-_ F m FHŠBC ‹ BC Z H &-Hš FH O{|Lb…OIJK}FG:4B
6.A、B、C、D 四个城市恰好为一个边长为2a 正方形的四个顶点,要建立一个公路系统使得每两个城市之
间都有公路相通,并使整个公路系统的总长度(AP+BP+PQ+DQ+CQ)最小,则应当如何修建?最小
长度是多少?
!-u'+, 1-△ABP /& B Í2345 60°-78△A’P’Bh¸þ-.△DCQ /& C 12345 60°-78
△D’CQ’-yV A’AFD’D-9△ABA’F △DCD’ÿL=>?@A-yV PP’FQQ’-9△BPP’-
△QCQ’ÿL=>?@A- APBBPBPQBDQBCQ:A’P’BPP’BPQBQQ’BDQ’
A
B
C
D
M
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F
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D
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D
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D
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+, 2-C& A’-P’-P-Q-Q’-D’GH2-!P"#¢$Oí{Ï8IJK-LHš A’D’O{-M2& P-
Q ö A’D’%-IJKL
}
2023·*+,-./
7.1643 年,法国数学家费马曾提出一个著名的几何问题:给定不在同一条直线上的三个点A,B,C,求平
面上到这三个点的距离之和最小的点的位置,意大利数学家和物理学家托里拆利给出了分析和证明,
该点也被称为“费马点”或“托里拆利点”,该问题也被称为“将军巡营”问题.
(1)下面是该问题的一种常见的解决方法,请补充以下推理过程:(其中①处从“直角”和“等边”中选择填空,
②处从“两点之间线段最短”和“三角形两边之和大于第三边”中选择填空,③处填写角度数,④处填写该三角
形的某个顶点)
当
的三个内角均小于
时,
如图1,将
绕,点C 顺时针旋转
得到
,连接
,
!"
A'
P'
D'
Q'
C
B
A
D
P
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(
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2
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B
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△
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由
,可知
为 ① 三角形,故
,又
,故
,
由 ② 可知,当B,P,
,A 在同一条直线上时,
取最小值,如图2,最小值为
,此时
的P 点为该三角形的“费马点”,且有
③ ;
已知当
有一个内角大于或等于
时,“费马点”为该三角形的某个顶点.如图3,若
,
则该三角形的“费马点”为 ④ 点.
(2)如图4,在
中,三个内角均小于
,且
,已知点P 为
的“费
马点”,求
的值;
(3)如图5,设村庄A,B,C 的连线构成一个三角形,且已知
.现欲
建一中转站P 沿直线向A,B,C 三个村庄铺设电缆,已知由中转站P 到村庄A,B,C 的铺设成本分别为a
元/
,a 元/
,
元/
,选取合适的P 的位置,可以使总的铺设成本最低为___________元.(结果
用含a 的式子表示)
!rs'(1)&=>h'Ã&TóHšI(h)
h*A}
(2)
(3)
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+ Ð
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8.如图,在
中,
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为
内部一点,则点
到
三个顶点
之和的最小值是 .
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9.问题背景:如图1,将△ABC 绕点A 逆时针旋转60°得到△ADE,DE 与BC 交于点P,可推出结论:
PA+PC=PE.
问题解决:如图2,在△MNG 中,MN=6,∠M=75°,MG=
,点O 是△MNG 内一点,则点O 到△MNG
三个顶点的距离和的最小值是______.
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180
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10.如图,抛物线
经过点
,顶点为
,且抛物线与
轴的交点B 在
和
之间(不含端点),则下列结论:
①当
时,
;
②当
的面积为
时,
;
③当
为直角三角形时,在
内存在唯一点P,使得
的值最小,最小值的平方为
.
其中正确的结论是 .(填写所有正确结论的序号)
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G
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11.背景资料:在已知
所在平面上求一点P,使它到三角形的三个顶点的距离之和最小.这个问题是
法国数学家费马1640 年前后向意大利物理学家托里拆利提出的,所求的点被人们称为“费马点”.如图
1,当
三个内角均小于120°时,费马点P 在
内部,当
时,则
取得最小值.
(1)如图2,等边
内有一点P,若点P 到顶点A、B、C 的距离分别为3,4,5,求
的度数,为
了解决本题,我们可以将
绕顶点A 旋转到
处,此时
这样就可以利用旋转变换,
将三条线段
、
、
转化到一个三角形中,从而求出
_______;
知识生成:怎样找三个内角均小于120°的三角形的费马点呢?为此我们只要以三角形一边在外侧作等边三
角形并连接等边三角形的顶点与
的另一顶点,则连线通过三角形内部的费马点.请同学们探索以下问
题.
2
2
'
2
3
3 3
3 2
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2
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Ð
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(2)如图3,
三个内角均小于120°,在
外侧作等边三角形
,连接
,求证:
过
的费马点.
(3)如图4,在
中,
,
,
,点P 为
的费马点,连接
、
、
,
求
的值.
(4)如图5,在正方形
中,点E 为内部任意一点,连接
、
、
,且边长
;求
的最小值.
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¢ ¢
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AE
BE
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¢ ¢
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+
+
1
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¢
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+
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ö△P′PC f-PC=5-
-
¡xPP′C <œ@?@A-ÐPP′C=90°-
¡ÐAP′C=ÐAPP+ÐPPC=60°+90°=150°-
¡ÐAPB=ÐAP′C=150°-
ùrsL 150°h
n2qŸ/X.△APB Í2345 60°-78△AB′P′-yV PP′-
ûxAPB △AB′P′-
¡AP=AP′-PB=PB′-AB=AB′-
ûÐPAP′=ÐBAB′=60°-
¡xAPP′U△ABB′ÿL=>?@A-
¡PP′=AP-
û
-
¡& C-& P-& P′-& B′X&GH2-
!"=CB′-
¡& P ö CB′%-
¡
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n3q-X.△APB Í2345 60°-78△AP′B′-yV BB′-PP′-
¡xAPB xAP′B′-
¡AP′=AP-AB′=AB-
ûÐPAP′=ÐBAB′=60°-
¡xAPP′U△ABB′ÿL=>?@A-
¡PP′=AP-BB′=AB-ÐABB′=60°-
û
¡& C-& P-& P′-& B′X&GH2-
!"=CB′-
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-
-
-
¡AB=2AC=2-•Ž••‘’ BC=
¡BB′=AB=2-
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25
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PC
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PC
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¢ ¢
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+
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+
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1
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Ð
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ûÐCBB′=ÐABC+ÐABB′=30°+60°=90°-
¡ö Rt△CBB′f-B′C=
¡
!"=CB′=
h
n4q-X.△BCE Í2345 60°78△CE′B′-yV EE′-BB′-_& B′m B′FŠAB-‹ AB Œ{HZ F-
¡xBCE xCE′B′-
¡BE=B′E′-CE=CE′-CB=CB′-
ûÐECE′=ÐBCB′=60°-
¡xECE′C△BCB′ÿL=>?@A-
¡EE′=EC-BB′=BC-ÐB′BC=60°-
û
-
¡& C-& E-& E′-& B′X&GH2-
!"=AB′-
ûX>A ABCD LN¯A-
¡AB=BC=2-ÐABC=90°-
¡ÐFBB′=180°-ÐABC-ÐCBB′=180°-90°-60°=30°-
ûB′FŠAF-
¡BF=
-BF=
-
¡AF=AB+BF=2+
-
¡AB′=
-
¡
!"=AB′=
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2
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2
2
3
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BE
CE
AE
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¢
¢ ¢
+
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+
+
AE
BE
CE
AE
EE
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¢
¢ ¢
+
+
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+
+
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学科网(北京)股份有限公司
题型二 加权费马点·单系数型
2023·89·EF,GHI-
12.如图,
中,
,
,点P 为
内一点,连接
,则
的最小值为 .
!rs'
!tu'm[\H+5-,-•Ž=ý?@AO,-U••‘’“…7
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OIJK5›L…
OIJK-•ŽÃ&TóHšI(“7
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3
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PA
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2
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DE
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PB
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△
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BA
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DP
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120
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PA
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JK5L6,M7
13.已知,如图在
中,
,
,
,在
内部有一点D,连接DA、DB、DC.则
的最小值是 .
!rs'
}
!tu'¨△CDB 12345 90°8△CD′B′-_ B′m B′EŠAC-‹ AC Œ{Z E-9 CD=CD′-BD=B′D′-Ð
CDD′=ÐCD′D=45°-“… DD′=
-ö Rt△CEB′f-“… CE
-AE=
-BE=
-C& AFDF
D′FB′X&ö[œH2-AB′I(-“… AB′=BD+
+AD=
}
!5-'-X¨△CDB 12345 90°8△CD′B′-_ B′m B′EŠAC-‹ AC Œ{Z E-
9 CD=CD′-BD=B′D′-ÐCDD′=ÐCD′D=45°-
¡DD′=CD÷cos45°=
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-
¡
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-
¡AE=AC+CE=6+
-
¡BE= B′C·sin60°=5
-
C& AFDFD′FB′X&ö[œH2-AB′I(-
¡AB′!#=
-
AB′=B′D′+D′D+AD=BD+
+AD=
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120
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2CD
91
2CD
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ACB
Ð
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¢
Ð
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°
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180
30
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ACB
BCB
¢
¢
Ð
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- Ð
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°-
°-
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91
91
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2023NOP5QPR,-M7
14.如图,矩形
中,
,
,点
是
的中点,点
是
边上一动点.将
沿着
翻折,使得点
落在点
处,若点
是矩形内一动点,连接
、
、
,则
的最
小值为 .
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12345
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+
'
'
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CDP
△
C
90°
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CDP
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'
PP
'
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B
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CD
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'
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BC
CD
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2
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ùrsLX
}
题型三 加权费马点·多系数型
15.在边长为4的正△ABC中有一点P,连接PA、PB、PC,求(
AP+BP+
PC)²的最小值
!-u'+, 1-△APC /& C Í2345 90°-Ï P’C-A’C Of& M-N
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PC- MN:
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EB
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'
'
'
'
'
'
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+
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'
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2
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£ +
+
+
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2
26 1
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9
APBBPB
PC:MNBBPBPM≤BN-BN²:20B
|Lb…
16.在等边三角形ABC 中,边长为4,P 为三角形ABC 内部一点,求3AP+4BP+
PC 的最小值
!-u'+, 1-△APC /& C Í2345 90°-ö P’C-A’C %Ï M-N-d CM:
CP’-CN:
CA’-
žÎ PM:
PC- MN:
P’A’:
PA- 3APB4BPB5PC:4nMNBBPBPMq≤ BN
N
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P
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A
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OPS,TUGHI-
17.在
中,
,
,
的角平分线交
于
,过
作射线
的垂线,垂足为
,连
接
,当
取大值时,在
内部取点
,则
的最小值是 .
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2
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¢
¢
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+
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+
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学科网(北京)股份有限公司
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18.如图,在
中,
,在
内部有一点P,连接
、
、
.(加权
费马点)求:
(1)
的最小值;
(2)
的最小值
(3)
的最小值;
(4)
的最小值
(5)
的最小值;
ABC
!
30 ,
6,
5
ACB
BC
AC
Ð
=
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=
=
ABC
!
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PC
PA
PB
PC
+
+
2
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PB
PC
+
+
3
PA
PB
PC
+
+
2
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PB
PC
+
+
1
3
2
2
PA
PB
PC
+
+
z
x
x
k
.
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o
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学科网(北京)股份有限公司
(6)
的最小值
(7)
的最小值;
(8)
的最小值
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hn2q
hn3q
hn4q
hn5q
hn6q26hn7q
hn8q
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PC
+
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¢ ¢
△
BP
BP
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PC
¢
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PC
¢
¢
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PC
+
+
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¢
¢
+
o
∠
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∠
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△
90!
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△
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PP
PC
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2
PA
PB
PC
PA
PP
PB
¢
¢
+
+
=
+
+
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B¢
PA
PB
PC
+
+
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2
2
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AC
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17
2
B E
B C
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¢
¢
=
+
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BPC
△
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¢
¢
△
3
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¢ =
3
PA
PB
PC
PA
PP
P B
¢
¢ ¢
+
+
=
+
+
P¢
B¢
3
PA
PB
PC
+
+
AB¢
B C
¢
2
2
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2
CE
AC
AE
=
-
=
12
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2
B E
CE
CB
+
¢
¢
=
+
=
BPC
△
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V
CP A¢ ¢
V
CP A
¢¢ ¢¢
V
PP¢
3
P P
CP
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2
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PB
PC
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P P
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¢¢
+
+
=
+
+
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P
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+
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¢¢
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V
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V
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=90
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¢¢
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PC
PA
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PA
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PC
+
+
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V
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V
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V
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!
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¢
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A¢¢
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BP
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Ð
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!
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PP
PC
¢
¢
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+
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PA
PB
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+
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!
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BC
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=60
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o
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=90
ACC
ACB
BCC
¢
¢
+
o
∠
∠
∠
2
2
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AC
AC
CC
¢
¢
=
+
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PA
PB
PC
+
+
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△
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¢
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¢
¢
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2
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PC
¢
¢
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PC
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¢
¢
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¢
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¢
¢
¢
¢
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= Ð
+ Ð
+ Ð
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¢
¢
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+
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¢
¢
△
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¢
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¢
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¢
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¢ ¢
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¢
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¢
¢
¢
+
+
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+
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V
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¢
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¢
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¢ ¢¢
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¢
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¢¢
¢
o
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¢¢
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2
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¢¢
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P
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+
+
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¢¢
¢¢
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+
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¢¢
¢¢
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¢
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¢¢
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Ð
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21