幾何中的最短路徑問題-2022國家公務(wù)員考試行測(cè)解題技巧
幾何問題是近幾年國、聯(lián)考中必考的熱門題型,考查頻率越來越高。其中的最短路徑問題考查較多,方法性很強(qiáng),通過學(xué)習(xí)可以有良好掌握,學(xué)習(xí)的性價(jià)比很高。下面公考通(www.gongfucj.com)為大家具體講解如何解決幾何中的最短路徑問題。
最短路徑問題考查形式通常為求點(diǎn)之間的最短距離,核心解題方法為平面上兩點(diǎn)之間,線段最短。在考試中最短路徑問題主要分為兩大類,平面幾何最短路徑與立體幾何最短路徑。雖然題目有多種問法,但萬變不離其宗,只要知識(shí)點(diǎn)掌握牢固、能夠融會(huì)貫通,無論如何創(chuàng)新如何結(jié)合,我們都可以熟練解決。
平面幾何最短路徑問題
1.兩點(diǎn)異側(cè)
題型特征:求在直線異側(cè)的兩點(diǎn)之間的最短距離,或在直線異側(cè)的兩點(diǎn)到第三點(diǎn)的最短距離之和
解題方法:兩點(diǎn)之間,線段最短,三點(diǎn)共線時(shí)距離之和最短
例1.【2011聯(lián)考】火車站A和B與初始發(fā)車站C的直線距離都等于akm,站點(diǎn)A在發(fā)車站C的北偏東20度,站點(diǎn)B在發(fā)車站C的南偏東40度,若在站點(diǎn)A和站點(diǎn)B之間架設(shè)火車軌道,則最短的距離為:
A. akm
B. 3akm
C. 2akm
D. akm
【解題思路】如圖所示,根據(jù)題意中A在C點(diǎn)北偏東20度和B在C點(diǎn)南偏東40度可知,A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成頂角為120度的等腰三角形,且AB為底邊。過點(diǎn)C做AB的中垂線,交AB于點(diǎn)D。根據(jù)勾股定理可得,CD=a,AD=a,則AB=2AD=a,正確答案為D。
【點(diǎn)評(píng)】公務(wù)員考試中,三角形求邊長常用勾股定理和相似三角形。因此建議各位考生將常見三角形邊長比例熟練記憶,如30°直角三角形、等腰直角三角形、120°等腰三角形等。本題若變形為C火車站正東建立新火車站D,求AB兩點(diǎn)到D距離之和最短,因三點(diǎn)共線時(shí)距離之和最短,直接連接AB即為最短距離和。
2.兩點(diǎn)同側(cè)
題型特征:求在直線同側(cè)的兩點(diǎn)到第三點(diǎn)的最短距離之和
解題方法:將其中一點(diǎn)鏡像對(duì)稱,使三點(diǎn)共線
例1.【2019浙江】 A、B點(diǎn)和墻的位置如圖所示?,F(xiàn)從A點(diǎn)出發(fā)以5米/秒的速度跑向墻,接觸到墻后再跑到B點(diǎn)。問最少要多少秒到達(dá)B點(diǎn)?
A. 30
B. 34
C. 38
D. 42
【解題思路】要用最短時(shí)間到達(dá)B點(diǎn),在速度一定的情況下,需從A接觸到墻后再跑到B點(diǎn)所走的路程最短。如圖,由于A和B在墻的同側(cè),可考慮做其中一個(gè)點(diǎn)關(guān)于墻的對(duì)稱點(diǎn),該對(duì)稱點(diǎn)與另一個(gè)點(diǎn)的連線即為最短路程。假設(shè)做A點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)C,最短距離為BC。CD=90米,BD=30+45+45=120米,最短距離BC==150米,則t==30秒,正確答案為A。
【點(diǎn)評(píng)】先判斷為同側(cè)問題,需要作其中一點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn),再連接另外一點(diǎn),用勾股定理求解。兩點(diǎn)同側(cè)時(shí),對(duì)稱哪一個(gè)點(diǎn)都可以,但是一般為了計(jì)算方便,建議對(duì)稱短的那一個(gè)。
例2.【2017聯(lián)考】如下圖所示,某條河流一側(cè)有A.、B.兩家工廠,與河岸的距離分別為4km和5km,且A.與B.的直線距離為11km。為了處理這兩家工廠的污水,需要在距離河岸1km處建造一個(gè)污水處理廠,分別鋪設(shè)排污管道連接A.、B.兩家工廠。假定河岸是一條直線,則排污管道總長最短是:
A. 12km
B. 13km
C. 14km
D. 15km
【解題思路】如下圖所示,過污水處理廠做河岸的平行線HC,D為A關(guān)于HC的對(duì)稱點(diǎn),則最短距離為DB,由題污水廠離河1km可得A點(diǎn)距離到HC為HA=HD=3km,B點(diǎn)距離HC等于EH=4km,則DE=3+4=7km。,所以,正確答案為B。
【點(diǎn)評(píng)】本題中題目AB為河流一側(cè),因此為兩點(diǎn)同側(cè)。提醒大家注意,若以河為對(duì)稱軸,求的點(diǎn)為交點(diǎn),此時(shí)污水處理廠建在河里,因此此題的對(duì)稱軸是第三個(gè)點(diǎn)所在的水平線,過C作一條沿河岸的平行線,軸距離河岸為1km。計(jì)算時(shí)若忽略了這一點(diǎn),將無法求解正確答案。
立體幾何最短路徑問題
題型特征:求立體圖形中兩點(diǎn)的最短距離
解題方法:將立體圖形展開放在同一平面,連線計(jì)算
例1.【2019河北】長、寬、高分別為12cm、4cm、3cm的長方體ABCD-A_1 B_1 C_1 D_1上,有一個(gè)螞蟻從A出發(fā)沿長方體表面爬行到C_1獲取食物,其路程最小值是多少cm?
A. 13
B.
C.
D. 17
由題干螞蟻從A出發(fā)沿長方體表面爬行到求最短,畫圖可知,在長方體中A和不在同一平面,要求最短距離先要把A和C_1放在同一平面內(nèi),則把面翻折,形成面,再連接,根據(jù)兩點(diǎn)之間直線最短求解。如下圖:
是直角三角形ABC_1的斜邊,要讓斜邊最短,則兩直角邊的平方和要盡可能小。當(dāng)AB=12,=4+3=7時(shí),兩直角邊的平方和最小,最短==,正確答案為B。
【點(diǎn)評(píng)】長方體最短路徑問題可直接運(yùn)用結(jié)論,長方體中相對(duì)的兩個(gè)頂點(diǎn)沿表面走的最短距離為:;最短路徑數(shù)為2條,因?yàn)殚L方體存在對(duì)立面,每一條路徑都有一條與之相對(duì)的路徑,因此有2條。
例2. 【2013北京】A和B為正方體兩個(gè)相對(duì)的頂點(diǎn),一個(gè)點(diǎn)從A出發(fā)沿正方體表面以最短路徑移動(dòng)到B,則其可選擇的路線有幾條:
A. 2
B. 3
C. 6
D. 12
【解題思路】正方體有3組對(duì)立面,如圖可知每一條路線在對(duì)立面上都有一條與之對(duì)應(yīng)的路線,因此每組對(duì)立面有2條路線,3組對(duì)立面共6條路線,正確答案為C。
【點(diǎn)評(píng)】若本題為求A到B最短距離,則可將正方體展開,將AB放在同一平面內(nèi)。連接AB后,AB==邊長。
正方體最短路徑問題也有有對(duì)應(yīng)結(jié)論,小編建議可以直接用結(jié)論做題,正方體中相對(duì)的兩個(gè)頂點(diǎn)最短距離為邊長,最短路徑數(shù)為6條。
以上就是對(duì)于幾何中的最短路徑問題的詳細(xì)講解。幾何問題在近幾年的國考、聯(lián)考及單獨(dú)命題省考中每年均有考查,最短路徑問題大家可以看到套路性很強(qiáng),希望各位考生通過學(xué)習(xí)均能對(duì)此有良好的掌握。