题目内容
(1)阅读证明
①如图1,在△ABC所在平面上存在一点P,使它到三角形三顶点的距离之和最小,则称点P为△ABC的费马点,此时PA+PB+PC的值为△ABC的费马距离.
②如图2,已知点P为等边△ABC外接圆的
上任意一点.求证:PB+PC=PA.
(2)知识迁移
根据(1)的结论,我们有如下探寻△ABC(其中∠A,∠B,∠C均小于120°)的费马点和费马距离的方法:
第一步:如图3,在△ABC的外部以BC为边长作等边△BCD及其外接圆;
第二步:在
上取一点P0,连接P0A,P0B,P0C,P0D.易知P0A+P0B+P0C=P0A+(P0B+P0C)=P0A+
第三步:根据(1)①中定义,在图3中找出△ABC的费马点P,线段
(3)知识应用
已知三村庄A,B,C构成了如图4所示的△ABC(其中∠A,∠B,∠C均小于120°),现选取一点P打水井,使水井P到三村庄A,B,C所铺设的输水管总长度最小.求输水管总长度的最小值.

①如图1,在△ABC所在平面上存在一点P,使它到三角形三顶点的距离之和最小,则称点P为△ABC的费马点,此时PA+PB+PC的值为△ABC的费马距离.
②如图2,已知点P为等边△ABC外接圆的
| BC |
(2)知识迁移
根据(1)的结论,我们有如下探寻△ABC(其中∠A,∠B,∠C均小于120°)的费马点和费马距离的方法:
第一步:如图3,在△ABC的外部以BC为边长作等边△BCD及其外接圆;
第二步:在
| BC |
P0D
P0D
;第三步:根据(1)①中定义,在图3中找出△ABC的费马点P,线段
AD
AD
的长度即为△ABC的费马距离.(3)知识应用
已知三村庄A,B,C构成了如图4所示的△ABC(其中∠A,∠B,∠C均小于120°),现选取一点P打水井,使水井P到三村庄A,B,C所铺设的输水管总长度最小.求输水管总长度的最小值.
分析:(1)根据已知首先得出△PCE为等边三角形,进而得出△ACP≌△BCE(SAS)即AP=BE=BP+PE=BP+PC;
(2)利用(1)中结论得出P0A+P0B+P0C=P0A+(P0B+P0C)=P0A+P0D;以及线段的性质“两点之间线段最短”容易获解;
(3)在(2)的基础上先画出图形,再利用勾股定理求解.
(2)利用(1)中结论得出P0A+P0B+P0C=P0A+(P0B+P0C)=P0A+P0D;以及线段的性质“两点之间线段最短”容易获解;
(3)在(2)的基础上先画出图形,再利用勾股定理求解.
解答:
解:(1)如图2,延长BP至E,使PE=PC.
∵在等边△ABC中,
∴∠EPC=∠BAC=60°,
∵PC=PE,
∴△PCE为等边三角形,
∴PC=PE,∠PCE=60°,
∴∠BCP+∠PCE=∠ACB+∠BCP,
∴∠ACP=∠BCE,
∵在△ACP和△BCE中,
,
∴△ACP≌△BCE(SAS).
∴AP=BE=BP+PE=BP+PC;
(2)由(1)得出:第一步:如图3,在△ABC的外部以BC为边长作等边△BCD及其外接圆;
第二步:在
上取一点P0,连接P0A,P0B,P0C,P0D.易知P0A+P0B+P0C=P0A+(P0B+P0C)=P0A+P0D;
第三步:根据(1)①中定义,在图3中找出△ABC的费马点P,线段AD的长度即为△ABC的费马距离.
(3)如图4,以BC为边在△ABC的外部作等边△BCD,连接AD.
∴AD的长就是△ABC的费马距离.
可得∠ABD=90°
∴AD=
=5(km).
∴输水管总长度的最小值为5千米.
故答案为:P0D;AD.
∵在等边△ABC中,
∴∠EPC=∠BAC=60°,
∵PC=PE,
∴△PCE为等边三角形,
∴PC=PE,∠PCE=60°,
∴∠BCP+∠PCE=∠ACB+∠BCP,
∴∠ACP=∠BCE,
∵在△ACP和△BCE中,
|
∴△ACP≌△BCE(SAS).
∴AP=BE=BP+PE=BP+PC;
第二步:在
| BC |
第三步:根据(1)①中定义,在图3中找出△ABC的费马点P,线段AD的长度即为△ABC的费马距离.
(3)如图4,以BC为边在△ABC的外部作等边△BCD,连接AD.
∴AD的长就是△ABC的费马距离.
可得∠ABD=90°
∴AD=
| AB2+BD2 |
∴输水管总长度的最小值为5千米.
故答案为:P0D;AD.
点评:此题主要考查了等边三角形的性质、三角形相似、解直角三角形等知识.难度很大,有利于培养同学们钻研问题和探索问题的精神.
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