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python/数学课程/将军饮马问题/模型4.md
HuangHai 1f397eca87 'commit'
2025-08-30 18:35:01 +08:00

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  • $A$是定点,而$M,N$是动点,一个定点两个动点。
  • 原来的模型$1,2,3$都是求的两个线段的线段和最小值,现在是求三条线段的线段和最小值。

辅助线

  • 找到$A$关于$BC$的对称点A_1,因为\angle ABC=90^{\circ},所以$A,B,A_1$三点共线,同理,作出,$A$关于$EN$的对称点A_2,则$A,E,A_2$三点共线。

经过上面的引入辅助线,$AM+MN+AN$就转化为A_1M+MN+NA_2,我们可以很容易得到结论:当$A_1,A_2,M,N$在一条直线上时,$AM+MN+AN$最短。

那么$A_1A_2$的长度是多少呢?它不在任何一个直角三角形中,不好求。只好构建一个直角三角形,由$A_1$向$AE$引一条垂线$AH$,因为\angle A_1AA_2=120^{\circ},所以\angle A_1AH=60^{\circ},因为\angle A_1H=90^{\angle},所以\angle AA_1H=30^{\circ}

AB=A_1B=2,所以 A_1A=4 \Rightarrow AH=2 \therefore A_1H=\sqrt{4^2-2^2}=2\sqrt{3} A_1A_2=\sqrt{10^2+12}=4\sqrt{7}

思考题:似乎题目中给出的$AB=BC,AE=ED$并没有使用得上。从上面的解题过程来看,似乎$C,D$也是可以向上移动的,并不影响最终的四点共线,也就是说:这两个条件真的没用。

总结

  • 求三角形的周长最小值,需要转化为求两点之间线段最短,是哪两个点呢?可以考虑使用两次将军饮马,作两个对称的点。
  • 计算长度,一般只能是给出特殊角度,特殊角度也只能是在直角三角形中求解才行。引导我们想办法构建一个直角三角形解决问题。