利用轴对称求最短距离问题.docx
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利用轴对称求最短距离问题
利用轴对称求最短距离问题
利用轴对称求最短距离问题
基本题引入:
如图
（1），要在公路道a上修建一个加油站，有Ａ，Ｂ两人要去加油站加油。
加油站修在公路道的什么地方，可使两人到加油站的总路程最短？
你可以在a上找几个点试一试,能发现什么规律?
a
·A
·B
图1
·A
·B
a
·A′
M
图2
·A
·B
a
·A′
M
N
图3
思路分析：
如图2，我们可以把公路a近似看成一条直线，问题就是要在a上找一点M，使AM与BM的和最小。
设A′是A的对称点，本问题也就是要使A′M与BM的和最小。
在连接A′B的线中，线段A′B最短。
因此，线段A′B与直线a的交点C的位置即为所求。
如图3，为了证明点C的位置即为所求，我们不妨在直线a上另外任取一点N，连接AN、BN、A′N。
因为直线a是A，A′的对称轴，点M,N在a上，所以AM=A′M,AN=A′N。
∴AM+BM=A′M+BM=A′B
在△A′BN中，
∵A′B＜A′N+BN
∴AM+BM＜AN+BN
即AM+BM最小。
点评：
经过复习学生恍然大悟、面露微笑，不一会不少学生就利用轴对称知识将上一道中考题解决了。
思路如下：
②∵BC＝9（定值），∴△PBC的周长最小，就是PB＋PC最小.由题意可知，点C关于直线DE的对称点是点A，显然当P、A、B三点共线时PB＋PA最小.此时DP＝DE，PB＋PA＝AB.由∠ADF＝∠FAE，∠DFA＝∠ACB＝90°，得△DAF∽△ABC.EF∥BC，得AE＝BE＝
AB＝
，EF＝
.∴AF∶BC＝AD∶AB，即6∶9＝AD∶15.∴AD＝10.Rt△ADF中，AD＝10，AF＝6，∴DF＝8.∴DE＝DF＋FE＝8＋
＝
.∴当x＝
时，△PBC的周长最小，y值略。
数学新课程标准告诉我们：
教师要充分关注学生的学习过程，遵循学生认知规律，合理组织教学内容，建立科学的训练系统。
使学生不仅获得数学基础知识、基本技能，更要获得数学思想和观念，形成良好的数学思维品质。
同时每年的中考题也千变万化，为了提高学生的应对能力，除了进行专题训练外，还要多归纳多总结，将一类问题集中呈现给学生。
一、两条直线间的对称
题目1如图，在旷野上，一个人骑马从A出发，他欲将马引到河a1饮水后再到a2饮水，然后返回A地，问他应该怎样走才能使总路程最短。
点评：
这道题学生拿到时往往无从下手。
但只要把握轴对称的性质就能迎刃而解了。
作法：
过点A作a1的对称点A′，作a2的对称点A〞,连接A′A〞交a1、a2于B、C,连接BC.所经过路线如图5：
A-B-C-A,所走的总路程为A′A〞。
第1题图
第2题图
二、三角形中的对称
题目2如图,在△ABC中,AC=BC=2,∠ACB=90°,D是BC边上的中点,E是AB边上的一动点,则EC+ED的最小值是__
点评：
本题只要把点C、D看成基本题中的Ａ、Ｂ两镇，把线段AB看成燃气管道a，问题就可以迎刃而解了，本题只是改变了题目背景，所考察的知识点并没有改变。
三、四边形中的对称
题目3如图，正方形ABCD的边长为8，M在DC上，且DM=2,N是AC上的动点，则DN+MN的最小值为多少？
点评：
此题也是运用到正方形是轴对称图形这一特殊性质，点D关于直线AC的对称点正好是点B，最小值为MB＝10。
四、圆中的对称
题目4已知：
如图，已知点A是⊙O上的一个六等分点，点B是弧AN的中点，点P是半径ON上的动点，若⊙O的半径长为1，求AP+BP的最小值。
点评：
这道题也运用了圆的对称性这一特殊性质。
点B的对称点B′在圆上，AB′交ON于点p′,由∠AON﹦60°,∠B′ON﹦30°，∠AOB′﹦90°，半径长为1可得AB′﹦
。
当点P运动到点p′时，此时AP+BP有最小值为
第5题图2
五、立体图形中的对称
题目5如图1是一个没有上盖的圆柱形食品盒，一只蚂蚁在盒外表面的A处，它想吃到盒内表面对侧中点B处的食物，已知盒高h＝10cm，底面圆的周长为32cm，A距离下底面3cm．请你帮小蚂蚁算一算，为了吃到食物，它爬行的最短路程为cm．
点评：
如图2，此题是一道立体图形问题需要转化成平面问题来解决，将圆柱的侧面展开得矩形EFGH,作出点B关于EH的对称点B′,作AC⊥GH于点C,连接AB′。
在Rt△AB′C中，AC﹦16,B′C﹦12,求得AB′﹦20，则蚂蚁爬行的最短路程为20cm。
通过变式训练既解决了一类问题，又归纳出了最本质的东西，以后学生再碰到类似问题时学生就不会不知所措。
同时变式训练培养了学生思维的积极性和深刻性，发展了学生的应变能力。
综上所述，引导学生在熟练掌握书本例题、习题的基础上，进行科学的变式训练，对巩固基础、提高能力有着至关重要的作用。
更重要的是，变式训练能培养和发展学生的求异思维、发散思维、逆向思维，进而培养学生全方位、多角度思考问题的能力，有助于提高学生分析问题、解决问题的能力。
题目6长方体问题如图，一只蚂蚁从实心长方体的顶点A出发，沿长方体的表面爬到对角顶点C1处（三条棱长如图所示），问怎样走路线最短？
最短路线长为多少？
析：
展开图如图所示
，
路线1即为所求。
长、宽、高中，较短的两条边的和作为一条直角边，最长的边作为另一条直角边，斜边长即为最短路线长。
由学生引申总结以下1——4：
1、已知：
如图，A、B两点在直线
的同侧，点
与A关于直线
对称，连结
交
于P点，若
=a，
（1）求AP+PB；
（2）若点M是直线
上异于P点的任意一点，求证：
.
2、已知：
A、B两点在直线
的同侧，试分别画出符合条件的点M。
（1）
在
上求作一点M，使得
最小；
（2）在
上求作一点M，使得
最大；
（3）在
上求作一点M，使得AM+BM最小。
3、
如图，AD为∠BAC的平分线，DE⊥AB于E，DF⊥AC于F，那么点E、F是否关于AD对称？
若对称，请说明理由。
4、已知：
如图，点
分别是P点关于∠ABC的两边BA、BC的对称点，连接
，分别交BA、BC边于E、D点，若
=m，
（1）求△PDE的周长；
（2）若M是BA边上异于E的一点，N是BC边上异于D的一点，求证：
△PMN的周长＞△PDE的周长。
轴对称在本题中的主要作用是将线段在保证长度不变的情况下改变位置，要注意体会轴对称在这方面的应用。
以此作为模型我们可以解决下列求最小值的问题。
5.如图，菱形ABCD中，AB=2，∠BAD=60°，E是AB的中点，P是对角线AC上的一个动点，则PE+PB的最小值是________。
分析：
首先分解此图形，构建如图5模型，因为E、B在直线AC的同侧，要在AC上找一点P，使PE+PB最小，关键是找出点B或E关于AC的对称点。
如图6，由菱形的对称性可知点B和D关于AC对称，连结DE，此时DE即为PE+PB的最小值，
图5图6
由∠BAD=60°，AB=AD，AE=BE知，
故PE+PB的最小值为
。
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