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1643年,法國(guó)數(shù)學(xué)家費(fèi)馬曾提出一個(gè)著名的幾何問題:給定不在同一條直線上的三個(gè)點(diǎn)A,B,C,求平面上到這三個(gè)點(diǎn)的距離之和最小的點(diǎn)的位置,意大利數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家托里拆利給出了分析和證明,該點(diǎn)也被稱為“費(fèi)馬點(diǎn)”或“托里拆利點(diǎn)”,該問題也被稱為“將軍巡營(yíng)”問題.
(1)下面是該問題的一種常見的解決方法,請(qǐng)補(bǔ)充以下推理過程:(其中①處從“直角”和“等邊”中選擇填空,②處從“兩點(diǎn)之間線段最短”和“三角形兩邊之和大于第三邊”中選擇填空,③處填寫角度數(shù),④處填寫該三角形的某個(gè)頂點(diǎn))
當(dāng)△ABC的三個(gè)內(nèi)角均小于120°時(shí),
如圖1,將△APC繞點(diǎn)C順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60°得到△A′P′C,連接PP′,
由PC=P′C,∠PCP′=60°,可知△PCP′為
等邊
等邊
三角形,故PP′=PC,又P′A′=PA,故PA+PB+PC=P′A′+PB+PP′≥A′B,
兩點(diǎn)之間線段最短
兩點(diǎn)之間線段最短
可知,當(dāng)B,P,P′,A′在同一條直線上時(shí),PA+PB+PC取最小值,如圖2,最小值為A′B,此時(shí)的P點(diǎn)為該三角形的“費(fèi)馬點(diǎn)”,
且有∠APC=∠BPC=∠APB=
120°
120°
;
已知當(dāng)△ABC有一個(gè)內(nèi)角大于或等于120°時(shí),“費(fèi)馬點(diǎn)”為該三角形的某個(gè)頂點(diǎn).如圖3,若∠BAC≥120°,則該三角形的“費(fèi)馬點(diǎn)”為
A
A
點(diǎn).
(2)如圖4,在△ABC中,三個(gè)內(nèi)角均小于120°,且AC=3,BC=4,∠ACB=30°,已知點(diǎn)P為△ABC的“費(fèi)馬點(diǎn)”,求PA+PB+PC的值;

(3)如圖5,設(shè)村莊A,B,C的連線構(gòu)成一個(gè)三角形,且已知AC=4km,BC=2
3
km,∠ACB=60°.現(xiàn)欲建一中轉(zhuǎn)站P沿直線向A,B,C三個(gè)村莊鋪設(shè)電纜,已知由中轉(zhuǎn)站P到村莊A,B,C的鋪設(shè)成本分別為a元/km,a元/km,
2
a元/km,選取合適的P的位置,可以使總的鋪設(shè)成本最低為
2
13
a
2
13
a
元.(結(jié)果用含a的式子表示)

【考點(diǎn)】幾何變換綜合題
【答案】等邊;兩點(diǎn)之間線段最短;120°;A;
2
13
a
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/5/15 8:0:8組卷:2522引用:4難度:0.2
相似題
  • 1.如圖,在等邊△ABC中,點(diǎn)D在BC邊上,點(diǎn)E在AC的延長(zhǎng)線上,且DE=DA.
    (1)求證:∠BAD=∠EDC;
    (2)點(diǎn)E關(guān)于直線BC的對(duì)稱點(diǎn)為M,聯(lián)結(jié)DM,AM.
    ①根據(jù)題意將圖補(bǔ)全;
    ②在點(diǎn)D運(yùn)動(dòng)的過程中,DA和AM有什么數(shù)量關(guān)系并證明.

    發(fā)布:2024/12/23 14:0:1組卷:272引用:2難度:0.2
  • 2.如圖(1),在矩形ABCD中,AB=6,BC=2
    3
    ,點(diǎn)O是AB的中點(diǎn),點(diǎn)P在AB的延長(zhǎng)線上,且BP=3.一動(dòng)點(diǎn)E從O點(diǎn)出發(fā),以每秒1個(gè)單位長(zhǎng)度的速度沿OA勻速運(yùn)動(dòng),到達(dá)A點(diǎn)后,立即以原速度沿AO返回;另一動(dòng)點(diǎn)F從P點(diǎn)出發(fā),以每秒1個(gè)單位長(zhǎng)度的速度沿射線PA勻速運(yùn)動(dòng),點(diǎn)E、F同時(shí)出發(fā),當(dāng)兩點(diǎn)相遇時(shí)停止運(yùn)動(dòng),在點(diǎn)E、F的運(yùn)動(dòng)過程中,如圖(2)以EF為邊作等邊△EFG,使△EFG和矩形ABCD在射線PA的同側(cè).設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t秒(t>0).
    (1)如圖(3),當(dāng)?shù)冗叀鱁FG的邊FG恰好經(jīng)過點(diǎn)C時(shí),求運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的值;
    (2)如圖(4),當(dāng)?shù)冗叀鱁FG的頂點(diǎn)G恰好落在CD邊上時(shí),求運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的值;
    (3)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,設(shè)等邊△EFG和矩形ABCD重疊部分的面積為S,請(qǐng)求出S與t之間的函數(shù)關(guān)系式,并寫出相應(yīng)的自變量,的取值范圍.

    發(fā)布:2025/1/13 8:0:2組卷:357引用:2難度:0.5
  • 3.如圖,在菱形ABCD中,AB=10cm,對(duì)角線BD=12cm,動(dòng)點(diǎn)P從點(diǎn)A出發(fā),以1cm/s的速度沿AB勻速運(yùn)動(dòng);動(dòng)點(diǎn)Q同時(shí)從點(diǎn)D出發(fā),以2cm/s的速度沿BD的延長(zhǎng)線方向勻速運(yùn)動(dòng).當(dāng)點(diǎn)P到達(dá)點(diǎn)B時(shí),點(diǎn)P,Q同時(shí)停止運(yùn)動(dòng).設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t(s)(0<t≤10),過點(diǎn)P作PE∥BD,交AD于點(diǎn)E,以DQ、DE為邊作?DQFE,連接PD,PQ.
    (1)當(dāng)t為何值時(shí),點(diǎn)P在以BQ為直徑的圓上?
    (2)設(shè)四邊形BPFQ的面積為S(cm2),求S與t的函數(shù)關(guān)系式.
    (3)在運(yùn)動(dòng)過程中,是否存在某一時(shí)刻t,使四邊形BPFQ的面積與菱形ABCD面積之比為25:32?若存在,求出t的值;若不存在,請(qǐng)說明理由.
    (4)是否存在某一時(shí)刻t,使點(diǎn)P在∠BQF的平分線上?若存在,求出t的值;若不存在,請(qǐng)說明理由.

    發(fā)布:2025/1/28 8:0:2組卷:27引用:0難度:0.2
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