初中数学[最短路径问题]典型题型及解题技巧

初中数学[最短路径问题]典型题型及解题技巧

最短路径问题中,关键在于，我们善于作定点关于动点所在直线的对称点，或利用平移和展开图来处理。这对于我们解决此类问题有事半功倍的作用。理论依据：“两点之间线段最短”，“垂线段最短”，“点关于线对称”，“线段的平移”“立体图形展开图”。教材中的例题“饮马问题”，“造桥选址问题”“立体展开图”。考的较多的还是“饮马问题”。

知识点：“两点之间线段最短”，“垂线段最短”，“点关于线对称”，“线段的平移”。“饮马问题”，“造桥选址问题”。考的较多的还是“饮马问题”，出题背景变式有角、三角形、菱形、矩形、正方形、梯形、圆、坐标轴、抛物线等。

解题总思路：找点关于线的对称点实现“折”转“直”，近两年出现“三折线”转“直”等变

式问题考查。

一、两点在一条直线异侧

例：已知：如图，A，B在直线L的两侧，在L上求一点P，使得PA+PB

最小。

解：连接AB,线段AB与直线L的交点P ，就是所求。（根据：两点之间线

段最短.）

二、两点在一条直线同侧

例：图所示，要在街道旁修建一个奶站，向居民区A、B提供牛奶，奶站应建在什么地方，才能使从A、B到它的距离之和最短．

解：只有A、C、B在一直线上时，才能使AC+BC最小．作点A关于直线“街

道”的对称点A′，然后连接A′B，交“街道”于点C，则点C就是所求的

点．

三、一点在两相交直线部

例：已知：如图A是锐角∠MON部任意一点，在∠MON的两边OM，ON

上各取一点B，C，组成三角形，使三角形周长最小.

解：分别作点A关于OM，ON的对称点A′，A″；连接A′，A″，分别交OM，

ON于点B、点C，则点B、点C即为所求

分析：当AB、BC和AC三条边的长度恰好能够体现在一条直线上时，三角形的周

长最小

例：如图，A.B 两地在一条河的两岸，现要在河上建一座桥MN ，桥造在何处才能使从A 到B 的路径AMNB 最短？（假设河的两岸是平行的直线，桥要与河垂直） 解：1.将点B 沿垂直与河岸的方向平移一个河宽到E ，

2.连接AE 交河对岸与点M, 则点M 为建桥的位置，MN 为所建的桥。 证明：由平移的性质，得 BN ∥EM 且BN=EM, MN=CD, BD ∥CE, BD=CE,

所以A.B 两地的距:AM+MN+BN=AM+MN+EM=AE+MN,

若桥的位置建在CD 处，连接AC.CD.DB.CE,

则AB 两地的距离为：

AC+CD+DB=AC+CD+CE=AC+CE+MN,

在△ACE 中，∵AC+CE ＞AE, ∴AC+CE+MN ＞AE+MN,即AC+CD+DB ＞AM+MN+BN

所以桥的位置建在CD 处，AB 两地的路程最短。

例：如图，A 、B 是两个蓄水池，都在河流a 的同侧，为了方便灌溉作物，•要在河边建一个抽水站，将河水送到A 、B 两地，问该站建在河

边什么地方，•可使所修的渠道最短，试在图中确定该点。 作法：作点B 关于直线 a 的对称点点C,连接AC 交直线a 于点D ，则点D 为建抽水站的位置。

证明：在直线 a 上另外任取一点E ，连接AE.CE.BE.BD,

∵点B.C 关于直线 a 对称,点D.E

在直线 a 上，∴DB=DC,EB=EC,

∴AD+DB=AD+DC=AC,

AE+EB=AE+EC

在△ACE 中，AE+EC ＞AC,

即 AE+EC ＞AD+DB

所以抽水站应建在河边的点D 处，

例：某班举行晚会，桌子摆成两直条(如图中的AO ，BO)，AO 桌面上摆满了桔子，OB 桌面上摆满了糖果，坐在C 处的学生小明先拿桔子再拿糖果，然后回到座位，请你帮助他设计一条行走路线，使其所走的总路程最短？ 作法：1.作点C 关于直线 OA 的对称点点D,

2. 作点C 关于直线 OB 的对称点点E,

3.连接DE 分别交直线OA.OB 于点M.N ， 则CM+MN+CN 最短

例：如图：C 为马厩，D 为帐篷，牧马人某一天要从马厩牵出马，先到草地边某一处牧马，再到河边饮马，然后回到帐篷，请你帮他确定这一天的最短路线。 作法：1.作点C 关于直线 OA 的 对称点点F, 2. 作点D 关于直线 OB 的对称点点E, 3.连接EF 分别交直线OA.OB 于点G.H ，

则CG+GH+DH 最短 四、求圆上点，使这点与圆外点的距离最小的方案设计

在此问题中可根据圆上最远点与最近点和点的关系可得最优· · C D A B E a A O B E N

C M A· B M N E A O B

D ·C

H F G E

D

设计方案。

例:一点到圆上的点的最大距离为9，最短距离为1，则圆的半径为多少？

（5或4）

四、点在圆柱中可将其侧面展开求出最短路程

将圆柱侧面展成长方形，圆柱体展开的底面周长是长方形的长，圆柱的高是长方形的宽．可求出最短路程

例：如图所示，是一个圆柱体，ABCD是它的一个横截面，AB=，BC=3，一只

蚂蚁，要从A点爬行到C点，那么，最近的路程长为（）

A．7 B．C．D．5

分析：要求蚂蚁爬行的最短距离，需将圆柱的侧面展开，进而根据“两点之间线段最短”得出结果．

解：将圆柱体展开，连接A、C，

∵==•π•=4，BC=3，

根据两点之间线段最短，

AC==5．故选D．

五、在长方体（正方体）中，求最短路程

1）将右侧面展开与下底面在同一平面，求得其路程

2）将前表面展开与上表面在同一平面，求得其路程

3）将上表面展开与左侧面在同一平面，求得其路程了

然后进行比较大小，即可得到最短路程.

例：有一长、宽、高分别是5cm，4cm，3cm的长方体木块，一只蚂蚁要从长

方体的一个顶点A处沿长方体的表面爬到长方体上和A相对的顶点B处，则

需要爬行的最短路径长为（）

A．5cm B．cm C．4cm D．3cm

分析：把此长方体的一面展开，在平面，两点之间线段最短．利用勾股定理求点A和B点间的线段长，即可得到蚂蚁爬行的最短距离．在直角三角形中，一条直角边长等于长方体的高，另一条直角边长等于长方体的长宽之和，利用勾股定理可求得．

解：因为平面展开图不唯一，

故分情况分别计算，进行大、小比较，再从各个路线中确定最短的路线．

（1）展开前面、右面，由勾股定理得AB2=（5+4）2+32=90；

（2）展开前面、上面，由勾股定理得AB2=（3+4）2+52=74；

（3）展开左面、上面，由勾股定理得AB2=（3+5）2+42=80；

所以最短路径长为cm．