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中考数学必考题型:将军饮马模型与最值问题
看这个标题,是否有种被欺骗的感觉?

将军饮马问题,这个再正常不过的初中经典模型,怎么可能没听过呢?而且作为一个中考的热点题型,基本上年年考。可是,无论基础的还是难度偏大的,每年都有一大批考生丢分。

为何?无非就是对于这种题型的来龙去脉含糊其辞,而相关的数学底层逻辑又没有理解透彻,最重要的一点就是解决这一种类型题的通用方法没有融会贯通!

首先,我们先来了解一下什么叫做将军饮马!

“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,这是唐代诗人李颀《古从军行》里的一句诗。而由此却引申出一系列非常有趣的数学问题,通常称为“将军饮马”。

如下图(左),将军在图中点A处,现在他要带马去河边喝水,之后返回军营,问:将军怎么走能使得路程最短?

将此类问题抽象为数学问题:即在河的一侧找一点P,使AP+BP的值最小!如上图(右)。

这个问题的难点在于PA+PB是一段折线段,通过观察图形很难得出结果。

而几何的最小值问题,我们在初一阶段就已经学过:(1)两点之间,线段最短;(2)点到直线的连线中,垂线段最短。

因此,想要解决这一类型的问题,转化思想这以数学思想方法不可避免,即将多段折线转化为一条线段!

其次,怎么解决这一类型的题目?

对于将军饮马问题,如下图左,作点A关于直线的对称点A’,连接PA’,则PA’=PA,所以PA+PB=PA’+PB

当A’、P、B三点共线的时候,如上右图PA’+PB=A’B,此时为最小值(两点之间线段最短)。

一句话总结:动点P在哪一条线上,那条线就是对称轴。然后做其中一个定点A关于对称轴的对称点A’,连接A’B,与对称轴的交点即为所求的P点。

而关于将军饮马问题的题型,又分为:①两定一动模型(点到点);②两定两动模型(点到点);③一定两动模型(点到线)。

题型一 将军饮马中两定一动模型与最值问题

这类问题的解法主要是通过轴对称,将动点所在直线同侧的两定点中的一个映射到直线的另一侧,转化为两点之间线段最短问题。

【模型分析】

在OA、OB上分别取点M、N,使得△PMN周长最小.

此处M、N均为折点,分别作点P关于OA(折点M所在直线)、OB(折点N所在直线)的对称点,化折线段PM+MN+NP为P’M+MN+NP’’,当P’、M、N、P’’共线时,△PMN周长最小.

【例题讲解】

如图,在正方形ABCD中,E是AB上一点,BE=2,AB=8,P是AC上一动点,则PB+PE的最小值_____.

【详解】解:如图:连接DE交AC于点P,此时PD=PB,

PB+PE=PD+PE=DE为其最小值,

∵四边形ABCD为正方形,且BE=2,AB=8,

∴∠DAB=90°,AD=AB=8,AE=AB-BE=6,

在Rt△ADE中,根据勾股定理,得DE=10.

∴PB+PE的最小值为10.

故答案为10.

【巩固练习】

1、如图,在平面直角坐标系中,抛物线y=a+2x+c与x轴交于A(﹣1,0)B(3,0)两点,与y轴交于点C,点D是该抛物线的顶点.

(1)求抛物线的解析式和直线AC的解析式;

(2)请在y轴上找一点M,使△BDM的周长最小,求出点M的坐标;

(3)试探究:在拋物线上是否存在点P,使以点A,P,C为顶点,AC为直角边的三角形是直角三角形?若存在,请求出符合条件的点P的坐标;若不存在,请说明理由.

专题小结:本文所涉及到的将军饮马模型与最值问题,题目相对较简单!而这简单的模型,也正是整个将军饮马问题的基础。相信,基础巩固好之后,再挑战难度更大的题目会更加地得心应手!

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