内容正文:
数 学
2026北师
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第一章 勾股定理
问题解决策略:反思
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图1
如图1,有一个圆柱,它的高为 ,底面圆的周长为
。在圆柱下底面的点 处有一只蚂蚁,它想吃到上底
面与点相对的点 处的食物,则蚂蚁沿圆柱侧面爬行的最
短路程是多少?
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【方法探究】
图2
(1)对于立体图形中求最短路程问题,应把立体图形
展开成平面图形,再确定, 两点的位置,依据“两点
之间线段最短”,结合勾股定理,解决相应的问题。如
图2,在圆柱的侧面展开图中,点, 对应的位置如图
所示,利用勾股定理求出蚂蚁爬行的最短路程是______
。
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【方法应用】
图3
(2)如图3,直四棱柱的上下底面是正方形,底面边长为 ,
高为,在其侧面从点开始,绕侧面两周装饰彩条至点
停止,求彩条的最短长度。
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解:将直四棱柱沿展开,取的中点,取的中点 ,连接
,,如解图1所示,则 为所求的最短彩条长,
。
图1
由题意,得。所以 。
所以。同理, 。
所以。所以彩条的最短长度是 。
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图4
(3)如图4,圆柱形玻璃杯底面周长为 ,高为,杯底厚
。在玻璃杯外壁距杯口的点 处有一只蚂蚁,蚂蚁相对面的
内壁底部 处有一滴蜂蜜,蚂蚁沿杯口爬入内壁去吃蜂蜜,求蚂蚁爬
行的最短路程。(玻璃杯的壁厚忽略不计)
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图2
解:圆柱形玻璃杯的侧面展开图(不含杯底厚)如解
图2所示。
标记点,,作点关于的对称点,连接
交于点,连接,则 。所以蚂蚁爬行
的最短路径长为 。由题
意,易得, ,
, 。
在 中,由勾股定理,得
。
所以 。
所以蚂蚁爬行的最短路程为 。
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一、圆柱中的最短路径问题
1.如图,圆柱的底面周长为,圆柱的高为 。一只蚂蚁如果
沿着圆柱的表面从下底面 点爬到与之相对的上底面 点,那么它爬行
的最短路程为( )
D
A. B. C. D.
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2.如图,透明的圆柱体形容器(容器厚度忽略不计)的高为,
底面周长为 ,在容器内壁离容器底部的点 处有一饭粒,
此时一只蚂蚁正好在容器外壁,且离容器上沿的点 处,则蚂蚁
吃到饭粒需爬行的最短路径是( )
A
A. B. C. D.
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3.如图,圆柱的高为4米,底面圆的周长为3米,将一条彩带从
下底面点开始,绕圆柱1圈后正好到达顶端 处,则彩带最短
需要___米。
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4.生活情境 如图分别是某滑雪场 型场地的实景图和示意图,该场地可
以看作是从一个长方体中挖去了半个圆柱而成,它的横截面图中半圆的
半径为,其边缘,点在上, 。 一
名滑雪爱好者从点滑到点,他滑行的最短路线长为____ 。
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5.如图,已知线段 是圆柱底面的直径,圆柱底面的周长为
10,圆柱的高,在圆柱的侧面上,过点, 嵌有一
圈长度最短的金属丝。
(1)现将圆柱侧面沿 剪开,所得的圆柱侧面展开图是_____。
C
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(2)求该金属丝的长度。
解:由(1)选项C中的图,可知这圈金属丝的长度为 。
因为圆柱底面的周长为10,所以。又因为圆柱的高 ,由
勾股定理,得所以该金属丝的长度为26。
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二、棱柱中的最短路径问题
第6题图
6.如图,一个棱长为3的正方体,把它分成 个小正方
体,小正方体的棱长都是1。一只蚂蚁如果沿着正方体的表面
从点爬到点 ,那么它爬行的最短路程为( )
B
A.4 B.5 C.6 D.7
第7题图
7.如图,在一个长、宽 的长方形纸片上,
放置一根形状为直三棱柱的木块,木块的侧棱平行
且大于纸片的宽,它的底面是边长为 的等边
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三角形,一只蚂蚁从点爬到点的最短路程是____ 。
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8.早上,蚂蚁丁丁早早起床锻炼身体,如图,它想从长、宽、高分别为4,
2,1的实心长方体的顶点出发,沿长方体的表面爬到对角顶点 处,求
它爬行的最短路线长。
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解:它爬行的路线可以分三种情况进行讨论:
①展开长方体的前面和右面,如解图1所示。 。
②展开长方体的前面和上面,如解图2所示。 。
③展开长方体的左面和上面,如解图3所示。 。
因为 ,所以它爬行的最短路线长为5。
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三、台阶面的最短路径问题
9.如图,在高为3米、斜坡长为5米的楼梯台阶上铺地毯,则地毯的长度
至少需要( )
D
A.4米 B.5米 C.6米 D.7米
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10.如图所示是一个三级台阶,每一级的长、宽和高分别是 ,
,,和是这个台阶两个相对的端点。若一只壁虎从 点
出发沿着台阶表面爬到 点。
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(1)画出从点到 点的台阶表面展开图。
解:如解图1所示。
图1
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(2)求壁虎爬行的最短路线的长。
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图2
解:连接 ,如解图2所示。
在中, ,
。
由勾股定理,得 ,
所以 。
所以壁虎爬行的最短路线的长为 。
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四、平面中的最短路径问题
11.如图,,两个小镇在河流 同侧,到河岸的距离
分别为,,且 ,现
在要在河岸上修建一个自来水公司,分别向, 两镇供
水。铺设水管的费用为每千米3万元,请你在河岸选择自
来水公司的位置 ,使铺设水管的总费用最低,并求出最
低总费用。
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解:作点关于的对称点,连接交于点 ,
如解图所示,则点 即为自来水公司的位置。
过点作,交的延长线于点 ,
如解图所示,则 为直角三角形。
在中,
,
,
由勾股定理,得,即 。
所以 。
因为 (万元),所以铺设水管的最低总费用为150万元。
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