题目内容
【题目】问题探究
(1)请在图①的的边上求作一点,使最短;
(2)如图②,点为内部一点,且满足.求证:点到点、、的距离之和最短,即最短;
问题解决
(3)如图③,某高校有一块边长为400米的正方形草坪,现准备在草坪内放置一对石凳及垃圾箱在点处,使点到、、三点的距离之和最小,那么是否存在符合条件的点?若存在,请作出点的位置,并求出这个最短距离;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)见解析;(2)证明见解析;(3)存在,作图见解析;点到三点的距离之和最小值为米.
【解析】
(1)根据垂线段最短、利用尺规作图作出点P;
(2)将绕点逆时针旋转,得到,将绕点逆时针旋转,得到,连接,,,根据作图可知和均为等边三角形,连接,根据两点之间线段最短可知,当时,短,
(3)以BC为边作正△BCD,使点D与点A在BC两侧,作△BCD的外接圆,连接AD交圆于P,连接PB,作DE⊥AC交AC的延长线于E,根据勾股定理、直角三角形的性质计算,得到答案.
解:(1)如图①,过点作的垂线,
垂足为,点记为所求;
(2)如图②,将绕点逆时针旋转,得到,
将绕点逆时针旋转,得到,
连接,,,
根据作图可知和均为等边三角形,
∴,,
,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
连接,根据两点之间线段最短可知,
当时,
最短,
∵,
∴,
又∵为等边三角形,
∴四点共线,
∴,
∴当时,最短;
(3)存在符合条件的点.
如解图③,以为作等边,在作的外接圆,
连接,交于点,
此时最小,
在上截取.
∵在等边中,
∴(同弧所对的圆周角相等)
∴为等边三角形,
∴.
∴.
∴.
又∵,,
∴,
∴,
∴最小.
理由如下:
设点为正方形内任意一点,
连接,、,
将绕点顺时针旋转得到.
∵,
∴为的最短距离.
在中,,米,
∴(米),
(米),
∴(米).
在中,
.
∴点到三点的距离之和最小值为米.
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