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.
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【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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