河岸选点的最短路径

初二上 · 轴对称 · 题目 03

轴对称线段最短

题目

点 A、B 位于直线 l 的同侧,要在 l 上选一点 P,使 PA+PB 最小。已知 A 关于 l 的对称点为 A′,且 A′B=12。求最小值并说明作法。

题目示意图

lAA′BPA′B=12,交点 P 使路径最短

把 A 关于直线 l 对称到 A′,折线变成直线

解答

作对称点

作 A 关于 l 的对称点 A′。任意 P∈l 都有:

PA=PA′

替换折线

PA+PB=PA′+PB

把折线拉直

连接 A′B,与 l 交于 P。此时 A′、P、B 共线。

PA′+PB=A′B=12

说明最小性

其他点 Q∈l 均满足 QA′+QB≥A′B,所以不会小于 12。

最小值为 12;最优点是 A′B 与 l 的交点。只用轴对称和两点之间线段最短。

解题复盘

为什么要作对称点

P 在对称轴 l 上,所以 PA=PA′。原来的折线路径 PA+PB 就转化为 PA′+PB,问题变成从 A′ 经 P 到 B 的最短路径。

容易出错的地方

只有 P 位于对称轴上时,PA=PA′ 才成立。最优点必须取直线 A′B 与 l 的交点,不能随意在 l 上选点。

结果怎样检查

根据两点之间线段最短,PA′+PB≥A′B=12;交点处三点共线,等号能够取得,因此 12 不只是下界,确实是最小值。