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【教材变式专题】 利用勾股定理解决最短路径问题
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【教材变式专题】
利用勾股定理解决最短路径问题
——教材P39复习题17第12题的变式训练
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【教材原题呈现】
如图,圆柱的底面半径为6 cm,高为10 cm,蚂蚁在圆柱表面爬行,从点A爬到点B的最短路程是多少厘米(结果保留小数点后一位)?
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类型1 平面图形上的最短路径
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1.[2023·合肥瑶海区期末]如图,在Rt△ABC中,∠ACB=90°,AC=8 cm,BC=6 cm,D是AB边上的一个动点,线段CD的最小值是( )
A.2.4 cm B.4.8 cm
C.5 cm D.6 cm
B
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2.如图,△ABC为等腰直角三角形,AB=BC=2,Q为BC的中点,P为边AC上一动点,则△PBQ周长的最小值是
.
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3.[2024·安庆期末]如图,A,B两个小镇在河流CD的同侧,到河的距离分别为AC=6千米,BD=14千米,且CD=15千米,现要在河边建一自来水厂,同时向A,B两镇供水,铺设水管的费用为每千米3万元,请你在河流CD上选择水厂的位置M,使铺设水管的费用最省,并求出总费用是多少?
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解:作点A关于直线CD的对称点A',连接BA',交CD于点M,则A'B=AM+BM,即为铺设水管的最短路线.
过点A'作A'E∥CD,交BD的延长线于点E.
∵DE=A'C=AC=6,BE=DE+BD=20,A'E=CD=15,
∴在Rt△A'EB中,A'B==25,
∴总费用是3×25=75(万元).
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类型2 立体图形上的最短路径
圆柱:A→B
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长方体:A→F
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阶梯:A→B
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4.[2023·亳州蒙城期末]如图,已知圆柱底面的周长为4,圆柱高为2,在圆柱的侧面上,过点A和点C嵌有一圈金属丝,则这圈金属丝的周长最小为( )
A.4 B.2 C.4 D.6
A
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5.如图,用7个棱长为1的正方体搭成一个几何体,沿着该几何体的表面从点M到点N的所有路径中,最短路径的长是( )
A.5 B.+2
C.2+1 D.2+
A
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提示:如图展开,连接MN,则MN==5.
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6.如图是一个底面为等边三角形的三棱镜,在三棱镜的侧面上,从顶点A到顶点A'镶有一圈金属丝,已知此三棱镜的高为8 cm,底面边长为5 cm,则这圈金属丝的长度至少为 cm.
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7.如图,透明圆柱形容器(容器厚度忽略不计)的高为10 cm,底面周长为10 cm,在容器内壁离容器底部3 cm的B处有一饭粒,此时一只蚂蚁正好在容器外壁与B相对且距离容器上沿2 cm的点A处,则蚂蚁吃到饭粒需爬行的最短路程是 cm.
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8.如图是一个三级台阶,它的每一级的长、宽、高分别为55 cm,10 cm,6 cm,A,B是这个台阶的两个相对的端点.A点处有一只蚂蚁,那么这只蚂蚁从点A爬到点B的最短路程是多少?
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解:如图所示,将这个台阶展开成一个平面图形,则蚂蚁爬行的最短路程就是线段AB的长.
在Rt△ABC中,BC=55 cm,
AC=10×3+6×3=48(cm),
由勾股定理,得AB==73.
答:这只蚂蚁从点A爬到点B的最短路程是73 cm.
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9.如图,长方体的长BE=30 cm,宽AB=20 cm,高AD=40 cm,点M在CH上,且CM=10 cm.一只蚂蚁如果要沿着长方体的表面从点A爬到点M,需要爬行的最短距离是多少?
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解:如图1,在Rt△ADM中,
AM=
=50(cm);
如图2,在Rt△ABM中,
AM==10(cm);
如图3,在Rt△AMC中,
AM==10(cm).
图1
图2
图3
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∵50<10<10,
∴蚂蚁要沿长方体的表面从点A爬到点M,需要爬行的最短距离是50 cm.
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