数学难点【勾股定理最短路径问题】，经典例题答案解析
勾股定理中考难题（有答案详解）
勾股定理中考难题（有答案详解）勾股定理中考难题2、如图，在平⾯直⾓坐标系中，Rt △OAB 的顶点A 在x 轴的正半轴上．顶点B 的坐标为（3，），点C的坐标为（，0），点P 为斜边OB 上的⼀个动点，则PA+PC 的最⼩值为（）3、如图，已知直线a ∥b ，且a 与b 之间的距离为4，点A 到直线a 的距离为2，点B 到直线b 的距离为3，AB=．试在直线a 上找⼀点M，在直线b 上找⼀点N ，满⾜MN ⊥a 且AM+MN+NB 的长度和最短，则此时4、已知：如图在△ABC ，△ADE中，∠BAC=∠DAE=90°，AB=AC ，AD=AE ，点C ，D ，E 三点在同⼀条直线上，连接BD ，BE ．以下四个结论：①BD=CE ；②BD ⊥CE ；③∠ACE+∠DBC=45°；④BE2=2（AD 2+AB 2），1题 2题 3题 4题 6题 6、如图，有两颗树，⼀颗⾼10⽶，另⼀颗⾼4⽶，两树相距8⽶．⼀只鸟从⼀颗树的树梢飞到另⼀颗树的树梢，问⼩鸟⾄少飞⾏（） A ．8⽶ B ．10⽶ C ．12⽶ D ．14⽶7、如图，若∠A =60°，AC =20m ，则BC ⼤约是(结果精确到0.1m)( ) A ．34.64m B ．34.6m C ．28.3m D ．17.3m8、如图，△ABC 中，D 为AB 中点，E 在AC 上，且BE ⊥AC ．若DE=10，AE=16，则BE 的长度为何？（）A ．10B ．11C ．12D ．139、如图，圆柱形容器中，⾼为1.2m ，底⾯周长为1m ，在容器内壁．．离容器底部0.3m 的点ACB第7题图B处有⼀蚊⼦，此时⼀只壁虎正好在容器外壁．．的点A处，则壁虎捕捉蚊⼦的．．，离容器上沿0.3m与蚊⼦相对最短距离为 m（容器厚度忽略不计）.10、（2013?滨州）在△ABC中，∠C=90°，AB=7，BC=5，则边AC的长为．11、（2013⼭西，1，2分）如图，在矩形纸⽚ABCD中，AB=12，BC=5，点E在AB上，将△DAE沿DE折叠，使点A落在对⾓线BD上的点A′处，则AE的长为______.12、（2013?黄冈）已知△ABC为等边三⾓形，BD为中线，延长BC⾄E，使CE=CD=1，连接DE，则DE= ．13、（2013?张家界）如图，OP=1，过P作PP1⊥OP，得OP1=；再过P1作P1P2⊥OP1且P1P2=1，得OP2=；⼜过P2作P2P3⊥OP2且P2P3=1，得OP3=2；…依此法继续作下去，得OP2012= ．14、（2013?包头）如图，点E是正⽅形ABCD内的⼀点，连接AE、BE、CE，将△ABE绕点B顺时针旋转90°到△CBE′的位置．若AE=1，BE=2，CE=3，则∠BE′C= 度．15、（2013?巴中）若直⾓三⾓形的两直⾓边长为a、b，且满⾜，则该直⾓三⾓形的斜边长为．16、（2013?雅安）在平⾯直⾓坐标系中，已知点A（﹣，0），B（，0），点C在坐标轴上，且AC+BC=6，写出满⾜条件的所有点C的坐标．17、（2013哈尔滨）在△ABC中，AB=，BC=1，∠ ABC=450，以AB为⼀边作等腰直⾓三⾓形ABD，使∠ABD=900，连接CD，则线段CD的长为．18、（2013哈尔滨）如图。
勾股定理最短路径问题-解析版--初中数学专题训练
利用勾股定理求最短路径问题【考法导图】解题技巧：把几何体适当展开成平面图形，再利用“两点之间线段最短”，或点到直线“垂线段最短”等性质来解决问题。
1◎类型1台阶中的最值问题1(2017秋·山东济南·八年级济南外国语学校校考期中)如图，是一个三级台阶，它的每一级的长，宽和高分别等于5cm，3cm和1cm，A和B是这个台阶的两个相对的端点，A点上有一只蚂蚁，想到B点去吃可口的食物，请你想一想，这只蚂蚁从A点出发，沿着台阶面爬到B点，最短线路是()A.12B.13C.14D.15【答案】B【分析】将台阶展开，根据勾股定理即可求解．【详解】将台阶展开，如下图，因为AC=3×3+1×3=12，BC=5，所以AB2=AC2+BC2=169，所以AB=13(cm)，所以蚂蚁爬行的最短线路为13cm．故选B．【点睛】本题考查了勾股定理的应用，掌握勾股定理是解题的关键．2(2023·全国·九年级专题练习)一个三级台阶，它的每一级的长宽和高分别为20、3、2，A和B是这个台阶两个相对的端点，A点有一只蚂蚁，想到B点去吃可口的食物，则蚂蚁沿着台阶面爬到B点最短路程为()A.481B.25C.30D.35【答案】B【分析】先将图形平面展开，再用勾股定理根据两点之间线段最短进行解答．【详解】如图所示，∵三级台阶平面展开图为长方形，长为20，宽为(2+3)×3，∴蚂蚁沿台阶面爬行到B点最短路程是此长方形的对角线长AB．由勾股定理得：AB2=202+2+3×32=252，解得：AB=25．故选：B．【点睛】本题考查了平面展开-最短路径问题以及勾股定理的应用，用到台阶的平面展开图，只要根据题意判断出长方形的长和宽即可解答．3(2020·山东淄博·统考一模)地面上铺设了长为20cm，宽为10cm的地砖，长方形地毯的位置如图所示．那么地毯的长度最接近多少？()A.50cmB.100cmC.150cmD.200cm【答案】C【分析】根据等腰直角三角形的性质即可得到结论．【详解】解：观察图像可知，地毯长可以看做是10个等腰直角三角形的斜边长度之和，则斜边=102+102=102，∴长方形地毯的长为：10×102=1002≈141.4cm，故选C．【点睛】本题考查了生活中的平移现象，等腰直角三角形的性质，正确的识别图形是解题的关键．4(2023春·八年级课时练习)如图是楼梯的一部分，若AD=2，BE=1，AE=3，一只蚂蚁在A处发现C处有一块糖，则这只蚂蚁吃到糖所走的最短路程为()A.5B.3C.13D.25【答案】D【分析】此类题目只需要将其展开便可直观的得出解题思路．将台阶展开得到的是一个矩形，蚂蚁要从A点到C点的最短距离，便是矩形的对角线，利用勾股定理即可解出答案．【详解】解：将台阶展开，如图，因为DC=AE+BE=3+1=4，AD=2，所以AC2=DC2+AD2=20，所以AC=25，故选：D．【点睛】本题考查了平面展开-最短路径问题，用到台阶的平面展开图，根据题意判断出长方形的长和宽是解题的关键．2◎类型2正方体中的最值问题1(2023·江苏常州·校考一模)如图，是一个棱长为1的正方体纸盒，若一只蚂蚁要沿着正方体纸盒的表面，从顶点A爬到顶点B去觅食，则需要爬行的最短路程是()A.3B.2C.5D.3【答案】C【分析】根据正方体展开图的特点，将正方体展开，然后利用勾股定理求解即可．【详解】解：如图所示，将正方体展开，则AC=2，BC=1，∠ACB=90°，∴由勾股定理得AB=AC2+BC2=5，∴需要爬行的最短路程是5，故选C．【点睛】本题主要考查了勾股定理的实际应用，正确将正方体展开，利用勾股定理进行求解是解题的关键．2(2023秋·陕西西安·八年级统考期末)如图，正方体盒子的棱长为2，M为EH的中点，现有一只蚂蚁位于点B处，它想沿正方体的表面爬行到点M处获取食物，则蚂蚁需爬行的最短路程为()A.10B.213C.13D.25【答案】C【详解】先把图中展开，根据两点间线段距离最短，再根据勾股定理求出BM的长即可；【解答】解：如图，连接BM，则线段BM的长就是蚂蚁需爬行的最短路程，∵正方体的棱长为2，M是EH的中点，∴∠Q=90°，MQ=2，BQ=1+2=3，由勾股定理得BM=22+32=13，故选：C．【点睛】本题考查两点间线段距离最短及勾股定理，解题的关键是理解最短路线．3(2022秋·广东佛山·八年级校考阶段练习)如图，正方体的棱长为2cm，点B为一条棱的中点.蚂蚁在正方体表面爬行，从点A爬到点B的最短路程是()A.10cmB.4cmC.17cmD.5cm【答案】C【分析】正方体侧面展开为长方形，确定蚂蚁的起点和终点，根据两点之间线段最短，根据勾股定理可求出路径长，【详解】解：如图，它运动的最短路程AB=(2+2)2+222=17(cm)，故选：C．【点睛】本题考查平面展开最短路径问题，掌握两点之间线段最短，找到起点终点，根据勾股定理求出是解题的关键．4(2023春·北京大兴·八年级北京市第八中学大兴分校校考阶段练习)如图，正方体盒子的棱长为2，M为BC的中点，则一只蚂蚁从A点沿盒子的表面爬行到M点的最短距离为()A.23B.13C.14D.17【答案】B【分析】先利用展开图确定最短路线，再利用勾股定理求解即可．【详解】解：如图，蚂蚁沿路线AM爬行时距离最短；∵正方体盒子棱长为2，M为BC的中点，∴AD=2，MD=3，∴AM=22+32=13，故选：B．【点睛】本题考查了蚂蚁爬行的最短路径为题，涉及到了正方形的性质、正方体的展开图、勾股定理、两点之间线段最短等知识，解题关键是牢记相关概念与灵活应用．3◎类型3长方体中的最值问题1(2023春·全国·八年级专题练习)如图所示，有一个长、宽各2米，高为3米的无盖长方体纸盒放在桌面上，一只昆虫从顶点A要爬到顶点B，那么这只昆虫爬行的最短路程为()A.3米B.4米C.5米D.6米【答案】C【分析】分别画出三个路径的示意图，利用勾股定理求出路程，再从中找出最短路程即可．【详解】解：由题意，有以下三个路径：①如图，路径一：则这只昆虫爬行的路程为22+(2+3)2=29(米)；②如图，路径二：则这只昆虫爬行的路程为32+(2+2)2=5(米)；③如图，路径三：则这只昆虫爬行的路程为22+(3+2)2=29(米)；因为29>5，所以这只昆虫爬行的最短路程为5米，故选：C．【点睛】本题考查了勾股定理的应用，正确画出三个路径的示意图是解题关键．2(2022秋·陕西西安·八年级校考阶段练习)如图，一只蚂蚁从长为4cm，宽为3cm，高为5cm的长方体纸箱的A点沿纸箱表面爬到B点，那么它所爬行的最短路线的长是()A.12cmB.74cmC.80cmD.90cm【答案】B【分析】先将图形展开，再根据两点之间线段最短，再由勾股定理求解即可.【详解】解：将长方体展开，如图1所示，连接A、B，根据两点之间线段最短，AB=(3+4)2+52=74 cm；如图2所示，(3+5)2+42=45cm，如图3所示，32+(5+4)2=310cm，∵74<45<310，∴蚂蚁所行的最短路线为74cm.【点睛】本题考查最短路径问题，将长方体展开，根据两点之间线段最短，运用勾股定理是解题.3(2023春·全国·八年级专题练习)如图，正四棱柱的底面边长为4cm，侧棱长为6cm，一只蚂蚁从点A 出发，沿棱柱外表面到C′点处吃食物，那么它需要爬行的最短路径的长是()A.229cmB.14cmC.(213+4)cmD.10cm【答案】D【分析】把正四棱柱展开为平面图形，分两种情形求出路径，比较即可解答．【详解】解：把正四棱柱展开为平面图形，分两种情形：如图1中，AC =AB2+BC 2=42+102=116=229，如图2中，AC =AC2+CC 2=82+62=10，∵10<229，∴爬行的最短路径是10cm．故选:D【点睛】本题考查平面展开-最短路径问题，涉及了勾股定理的应用，解题的关键是将问题进行转化，然后根据勾股定理求解．4(2022秋·江苏·八年级专题练习)如图，长方体的长、宽、高分别是6、3、5，一只蚂蚁要从点A爬行到点B，则爬行的最短距离是()A.130B.126C.10D.86【答案】C【分析】做此题要把这个长方体中蚂蚁所走的路线放到一个平面内，在平面内线段最短，根据勾股定理即可计算．【详解】解：第一种情况：把我们所看到的前面和上面组成一个平面，则这个长方形的长和宽分别是8和6，则所走的最短线段是82+62=10；第二种情况：把我们看到的左面与上面组成一个长方形，则这个长方形的长和宽分别是11和3，所以走的最短线段是112+32=130；第三种情况：把我们所看到的前面和右面组成一个长方形，则这个长方形的长和宽分别是9和5，所以走的最短线段是92+52=106；∵10<106<130，三种情况比较而言，第一种情况最短，最短路程=10，故选：C ．【点睛】本题考查了平面展开---最短路径问题，解题的关键是将图形展开，转化为直角三角形利用勾股定理解答．4◎类型4圆柱(锥)中的最值问题1(2023春·全国·八年级专题练习)如图，圆柱的底面半径为6πcm ，AC 是底面圆的直径，点P 是BC 上一点，且PC =4cm ，一只蚂蚁从A 点出发沿着圆柱体的表面爬行到点P 的最短距离是()A.45cmB.213cmC.56cmD.10cm【答案】B【分析】把圆柱侧面展开后，连接AP ．由已知可求得圆柱底面圆的周长，从而可求得周长的一半，由勾股定理即可计算出AP 的长．【详解】侧面展开图如图所示：∵圆柱的底面半径为6cm，π∴圆柱的底面周长为12cm，∴AC′=6cm．在Rt△ACP中，AP=42+62=213(cm)．故选：B．【点睛】本题考查了勾股定理的应用，关键是把圆柱展开，即把空间问题转化为平面问题来解决，体现了转化思想．2(2022春·全国·八年级假期作业)如图，圆柱形玻璃杯高为12cm、底面周长为18cm，在杯内离杯底4cm的点C处有一滴蜂蜜，此时一只蚂蚁正好在杯外壁，离杯上沿4cm与蜂蜜相对的点A处，则蚂蚁到达蜂蜜的最短距离为( )cm．A.15B.20C.18D.30【答案】A【分析】把圆柱沿蚂蚁所在的高剪开并展开在一个平面内，得到一个矩形，作A点关于DF的对称点B，分别连接BD、BC，过点C作CE⊥DH于点E，则BC就是蚂蚁到达蜂蜜的最短距离，根据勾股定理即可求得BC的长．【详解】把圆柱沿蚂蚁所在的高剪开并展开在一个平面内，得到一个矩形，作A点关于DF的对称点B，分别连接BD、BC，过点C作CE⊥DH于点E，如图所示：则DB=AD=4cm，由题意及辅助线作法知，M与N分别为GH与DF的中点，且四边形CMHE为长方形，∴CE=MH=9cm，EH=CM=4cm，∴DE=DH-EH=12-4=8cm，∴BE=DE+DB=8+4=12cm，在Rt△BEC中，由勾股定理得：BC=BE2+CE2=122+92=15cm，即蚂蚁到达蜂蜜的最短距离为15cm，故选;：A．【点睛】本题考查了勾股定理，两点间线段最短，关键是把空间问题转化为平面问题解决，这是数学上一种重要的转化思想．3(2022秋·全国·八年级专题练习)如图，有一个圆柱形玻璃杯，高为10cm，底而周长为12cm，在圆柱的下底面的内壁A处有一只蚂蚁，它想吃到在杯内离杯上沿2cm的点E处的一滴蜂蜜，求蚂蚁到达蜂蜜的最短距离()A.261cmB.234cmC.413cmD.10cm【答案】D【分析】根据题意画出图形，然后根据勾股定理，即可求解．【详解】解：如图，根据题意得：BC=10cm，AB=12×12=6cm，CE=2cm，∴BE=BC-CE=8cm，在Rt△ABE中，由勾股定理得：AC=AB2+BE2=62+82=10cm，即蚂蚁到达蜂蜜的最短距离10cm．故选：D．【点睛】本题主要考查了勾股定理的应用，明确题意，画出图形是解题的关键．4(2019·全国·八年级专题练习)如图，一个圆柱形油罐，油罐的底面周长12m，高5m，要从点A环绕油罐建梯子，正好到达点A的正上方的点B，则梯子最短需要()A.12mB.13mC.17mD.20m【答案】B【分析】先把圆柱的侧面展开得到一个长方形，利用勾股定理求出AB的长即可得到答案．【详解】解：将圆柱形油罐的侧面展开如图所示，由题意可知，在△ABC中，∠C=90°，BC=5m，AC=12m，∴由勾股定理可得：AB=AC2+BC2=52+122=169=13m，∴梯子最短需要13m．故选B．【点睛】本题主要考查了勾股定理的应用，本题的解题要点是：将圆柱的侧面展开，结合题意就可将问题转化到Rt△ABC中，这样就可利用“勾股定理”求出AB的长度，从而得到梯子的最短长度．。
数学难点【勾股定理最短路径问题】，经典例题答案解析
数学难点【勾股定理最短路径问题】，经典例题答案解析勾股定理最短路径问题例题1：如图，长方体的长为15，宽为10，高为20，点B离点C的距离为5，一只蚂蚁如果要沿着长方体的表面从点A爬到点B，需要爬行的最短距离是多少？分析：通过图可以发现，是一个点到它相对的另外一个点的情形。
先确定长方体的长宽高，分别为5、10、20。
这类问题相对来说比较简单，这样解题本质上还是展开图的三种情形。
2.长方体中爬行，不是到达相对的另外一个点如果在长方体中爬行，不是到达相对的另外一个点，那就只有通过展开图来解决问题。
例题2：如图，长方体的底面边长为4cm和宽为2cm，高为5cm．若一只蚂蚁从P点开始经过4个侧面爬行一圈到达Q点，求蚂蚁爬行的最短路径长为多少厘米？分析：要求长方体中两点之间的最短路径，最直接的作法，就是将长方体展开，然后利用两点之间线段最短来求解。
本题蚂蚁爬行了四个面，那就需要将四个面都展开来进行计算。
3.在圆柱体中爬行半圈或一圈在圆柱体中爬行，要分两种情况，圆柱的侧面展开图是长方形，可能爬行了长方形的一半，也有可能爬行了整个长方形。
例题3：如图，一圆柱体的底面周长为24cm，高AB为9cm，BC 是上底面的直径．一只蚂蚁从点A出发，沿着圆柱的侧面爬行到点C，则蚂蚁爬行的最短路程是多少厘米？变式：一只蚂蚁从点A出发，沿着圆柱的侧面爬行到点B，则蚂蚁爬行的最短路程是多少厘米？4.正方体表面爬行蚂蚁在正方体表面爬行时，一般就一种情形，可通过画图解决。
例题4：如图，点A的正方体左侧面的中心，点B是正方体的一个顶点，正方体的棱长为2，一蚂蚁从点A沿其表面爬到点B的最短路程是多少？本题点A为正方形的中心，因此到四条边的距离都是边长的一半。
5.圆柱体多圈问题例题5：为筹备元旦晚会，同学们设计了一个圆筒形灯罩，底色漆成白色，然后缠绕红色油纸，如图，已知圆筒高108cm，其平行底面的截面周长为36cm，如果在表面缠绕4圈，需要油纸的长度为多少厘米？分析：将圆柱体沿一条母线展开，可得图形，如下图，只需求出每一圈所需的油纸的长度即可，展开后即转化为求解直角三角形的问题，在Rt△ABC中，AB已知，BC可求，根据勾股定理即可得出AC的长度，由于油纸缠绕4圈，故油纸的总长度为4AC的长度。
专题04 勾股定理在几何最短路径问题中的应用(解析版)[1].pdf
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专题04 勾股定理在几何最短路径问题中的应用最短路线问题通常是以“平面内连结两点的线中,线段最短”为原则引申出来的.人们在生产、生活实践中,常常遇到带有某种限制条件的最近路线即最短路线问题.对于数学中的最短路线问题可以分为两大类：第一类为在同一平面内；第二类为空间几何体中的最短路线问题,对于平面内的最短路线问题可先画出方案图,然后确定最短距离及路径图。
对于几何题内问题的关键是将立体图形转化为平面问题求解,然后构造直角三角形,利用勾股定理求解.最短路径问题在中学教学中是个难点,本文结合中学数学中常见的几类最短路程问题,用实例从知识的趣味性、实际生活中的应用等方面探讨了最短路线的简单应用。
希望能给学生培养空间想象能力及动手动脑探究数学问题的思想、学会“转化思想”的方法,找出问题的实质,达到解决问题的目的。
这样有助于学生充分去体会数学中的有趣知识,从兴趣出发学到有用的数学。
一、知识点概述平面图形中最短路线的基本知识点：（1）两点之间,线段最短；（2）垂线段最短.二、方法介绍方法总结：①解决立体图形中最短距离问题的关键是把立体图形平面化,即把立体图形沿着某一条线展开,转化为平面问题后,借助“两点之间,线段最短”或“垂线段最短”,进而构造直角三角形,借助勾股定理求解.②平面图形的最短路径通常是作轴对称变换,转化为“两点之间线段最短”的模型来解决问题.常见的有圆柱体的展开、长方体的展开、楼梯的展开、绕绳的展开等等,下面我们就通过一些典型的例题对这些问题逐一讲解.二、典型例题分析题1. 如图1-1有一圆柱体如图,高8cm,底面半径5cm,A处有一蚂蚁,若蚂蚁欲爬行到C处,求蚂蚁爬行的最短距离.（π取3）图1-1【参考参考参考答案】17cm.【解析】解：将圆柱沿侧面高展开,得到图1-2.图中线段AC的长就是蚂蚁爬行的最短距离．其中C,D分别是BE,AF的中点．∵底面半径5cm∴AF=2π•5=10π,AD=5π=15．又∵CD=8∴在Rt△ACD中,由勾股定理得：CDAC=17cm．故参考参考参考答案为：17cm．图1-2题2. 如图2-1,是一个三级台阶,它的每一级的长宽和高分别为20、3、2,A和B是这个台阶两个相对的端点,A点有一只蚂蚁,想到B点去吃可口的食物,则蚂蚁沿着台阶面爬到B点最短路程是 ．图2-1【参考参考参考答案】25.【解析】解：将台阶沿踏面展开,如图2-2所示,图2-2∵展开长方形的长为20,宽为（2+3）×3,∴蚂蚁沿台阶面爬行到B点最短路程是此长方形的对角线长,即线段AB的长．由勾股定理得：AB=25,故参考参考参考答案为：25．【点睛】本题用到台阶的平面展开图,只要根据题意判断出长方形的长和宽,并借助勾股定理即可解答．题3. 如图3-1是一个长方体,一只蚂蚁如果沿长方体的表面从A点爬到B′点,那么沿哪条路最近,最短的路程是多少？（长方体的长2cm、宽为1cm、高为4cm）【参考参考参考答案】5cm.【解析】解：将长方体展开,有三种展开方式,如图3-2、图3-3、图3-4所示.如图所示,最短路径有以下三种情况：①沿AA′,A′C′,C′B′,B′B剪开,得图3-2,由勾股定理得：AB′2=AB2+BB′2=（2+1）2+42=25；即AB’=5.②沿AC,CC′,C′B′,B′D′,D′A′,A′A剪开,得图3-3,由勾股定理得：AB′2=AC2+B′C2=22+（4+1）2=4+25=29；即AB’.图3-2图3-3图3-4③沿AD,DD′,B′D′,C′B′,C′A′,AA′剪开,得图3-4,由勾股定理得：AB′2=AD2+B′D2=12+（4+2）2=1+36=37；即AB’.综上所述,最短路径应为图3-2所示,即AB′=5cm．故参考参考参考答案为：5cm.【点睛】此题考查最短路径问题,将长方体从不同角度展开,是解决此类问题的关键,注意不要漏解．归纳：若长方体的长、宽、高分别为a、b、c,从长方体一个顶点至体对角线点的最短路径长度有以下三种：求出这三者之间的最小值即为最短路径长度.题4. 如图4-1,等边△ABC的边长为6,AD是BC边上的中线,M是AD上的动点,E是AB边上一点,若AE=2,求EM+BM的最小值．图4-1【参考参考参考答案】见解析.【解析】平面最短路径问题,因为△ABC 是等边三角形,且AD 是BC 边上的中线所以AD ⊥BC ,即AD 垂直平分BC ,AB =6,BD =3,AD连接CE ,BM +EM =CM +EM =CE根据两点之间线段最短,CE 即为所求.过点C 作CF ⊥AB 于F ,如图4-2所示.CB AED MF图4-2∵CF =AD AE =2,AF =3,∴EF =1在Rt△CEF 中,由勾股定理得：CE .=即EM +BM 的最小值为.题5. 如图5-1所示一棱长为3cm 的正方体,把所有的面均分成3×3个小正方形．其边长都为1cm ,假设一只蚂蚁每秒爬行2cm ,则它从下底面点A 沿表面爬行至侧面的B 点,最少要用 秒钟．图5-1【参考参考参考答案】2.5.【解析】因为爬行路径不唯一,故分情况分别计算,进行大、小比较,再从各个路线中确定最短的路线．①展开前面、右面由勾股定理得AB cm ；=②展开底面、右面由勾股定理得AB cm；>5,所以最短路径长为5cm,用时最少：5÷2=2.5秒．故参考参考参考答案为：2.5.6题6. 如图6-1,一只蚂蚁沿着图示的路线从圆柱高AA1的端点A到达A1,若圆柱底面半径为,高为5,则蚂蚁π爬行的最短距离为．图6-1【参考参考参考答案】13.6【解析】因为圆柱底面圆的周长为2π×=12,高为5,π所以将侧面展开为一长为12,宽为5的矩形,根据勾股定理,求得展开后矩形的对角线长为13．即蚂蚁爬行的最短距离为13．故参考参考参考答案为：13.题7. 我国古代有这样一道数学问题：枯木一根直立地上高二丈,周三尺,有葛藤自根缠绕而上,五周而达其顶,问葛藤之长几何?题意是:如图7-1所示,把枯木看作一个圆柱体,因一丈是十尺,则该圆柱的高为20尺,底面周长为3尺,有葛藤自点A处缠绕而上,绕五周后其末端恰好到达点B处,则问题中葛藤的最短长度是 尺.图7-1【参考参考参考答案】25.【解析】因为葛藤自点A处缠绕而上绕五周,所以将缠绕后的立体图展开成平面,得到一个长方形,如图7-2所示. 其中AB 即为所求线段的长度.ABC 图7-2侧面展开是5个周长,即AC =15 尺,又BC =20尺,在Rt △ABC 中,由勾股定理得：AB =25尺.故参考参考参考答案为：25.题8. 如图8-1所示,将一根长24cm 的筷子,置于底面直径为5cm ,高为12cm 的圆柱形水杯中,设筷子露在杯子外面的长度为h cm ,则h 的取值范围是 ．图8-1【参考参考参考答案】11≤h ≤12【解析】当筷子竖直立起来时,露出部分最长,为24－12=12cm .当筷子倾斜如图8-2放时,露出部分最短,连接AB ,A BC图8-2因为BC =12,AB =5所以在Rt △ABC 中,由勾股定理得：AC =13所以h=24－13=11.故参考参考参考答案为：11≤h≤12.题9. 如图9-1,是一个供滑板爱好者使用的U型池,该U型池可以看作是一个长方体去掉一个“半圆柱”而成,中间可供滑行的部分的截面是半径为10 m的半圆,其边缘AB＝CD＝30 m. 小明要在AB上选取一点E,能够使他从点D滑到点E再到点C的滑行距离最短,则他滑行的最短距离为__________ m．(π取3)图9-1【参考参考参考答案】.【解析】将半圆柱体展开,并作点D关于直线AB的对称点D’,连接CD’与直线AB的交点即为点E. 如图9-2所示.CD A BD' E图5-2从图中可知：CD’的长度即为所求,AD=AD’=30,所以DD’=60,CD=AB=30在Rt△CDD’中,由勾股定理得：.'CD==故参考参考参考答案为：.【点睛】此题属于最短路径与勾股定理的结合题,正确的将立体图形转化为平面图形是解题关键；另外,最短路径作图原则：在哪条边上找点,就作题中所给的已知点关于这条直线的对称点.题10. 如图10-1,已知AB=20,DA⊥AB于点A,CB⊥AB于点B,DA=10,CB=5．（1）在AB上找一点E,使EC=ED,并求出EA的长；（2）在AB上找一点F,使FC+FD最小,并求出这个最小值．图10-1【参考参考参考答案】见解析.【解析】解：（1）如图10-2所示.A DCBE x 20－x 105图10-2设AE =x ,则BE =20-x ,所以在Rt △ADE 中,由勾股定理得：DE 2=AE 2+AD 2同理可得：CE 2=BE 2+BC 2又因为DE =CE所以AE 2+AD 2=BE 2+BC 2即x 2+102=(20-x )2+52解得：x =.658（2）作点C 关于直线AB 的对称点H ,连接DH ,交直线AB 于点F ,如图10-3所示.根据两点之间线段最短,可得线段DH 长即为所求.A DCBF 105HG 图10-3过点D 作DG ⊥BC 交BC 延长线于点G .因为BC =BH =5,所以GH =15又DG =AB =20,所以在Rt △DGH 中,由勾股定理得：.25DH ==即FC +FD 的最小值为25.题11. 如图11-1,在△ABC 中,∠C =90°,∠BAC =30°,AB =AD 平分∠BAC ,点P 、Q 分别是AB 、AD 边上的动点,则PQ +BQ 的最小值是题11-1【参考参考参考答案】.【解析】如图11-2,作点P 关于直线AD 的对称点P ′,连接QP ′,图11-2在△AQP 和△AQP ′中,因为AP =AP ’,∠PAQ =∠P ’AQ ,AQ =AQ ,∴△AQP ≌△AQP ′∴PQ =QP ′所以求PQ +BQ 的最小值,就是求BQ +QP ′的最小值,根据垂线段最短的原则,当BP ′⊥AC 时,BQ +QP ′的值最小,此时Q 与D 重合,P ′与C 重合,最小值为BC 的长．在Rt △ABC 中,∵∠C =90°,AB =∠BAC =30°,∴BC =即PQ +BQ 的最小值是故参考参考参考答案为：.知识改变命运。
专题14勾股定理与最短路径问题-2021-2022学年八年级数学上(解析版)【北师大版】
2021-2022学年八年级数学上册尖子生同步培优题典【北师大版】专题1.4勾股定理与最短路径问题（重难点培优）姓名：__________________ 班级：______________ 得分：_________________注意事项：本试卷满分100分，试题共24题，选择10道、填空8道、解答6道．答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级等信息填写在试卷规定的位置．一、选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分）在每小题所给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．1．（2020秋•禅城区期末）如图，圆柱的底面周长是24，高是5，一只在A点的蚂蚁沿侧面爬行，想吃到B 点的食物，需要爬行的最短路径是（）A．9B．13C．14D．25【分析】要想求得最短路程，首先要把A和B展开到一个平面内．根据两点之间，线段最短求出蚂蚁爬行的最短路程．【解析】展开圆柱的半个侧面是矩形，矩形的长是圆柱的底面周长的一半，即为12，矩形的宽是圆柱的高5．根据两点之间线段最短，知最短路程是矩形的对角线的长，即√52+122=13，故选：B．2．（2020秋•太原期末）如图，透明的圆柱形玻璃容器（容器厚度忽略不计）的高为16cm，在容器内壁离容器底部4cm的点B处有一滴蜂蜜，此时一只蚂蚁正好在容器外壁，位于离容器上沿4cm的点A处，若蚂蚁吃到蜂蜜需爬行的最短路径为20cm，则该圆柱底面周长为（）A．12cm B．14cm C．20cm D．24cm【分析】将容器侧面展开，建立A关于EG的对称点A′，根据两点之间线段最短可知A′B的长度即为所求．【解析】如图：将圆柱展开，EG为上底面圆周长的一半，作A关于E的对称点A'，连接A'B交EG于F，则蚂蚁吃到蜂蜜需爬行的最短路径为AF+BF的长，即AF+BF＝A'B＝20cm，延长BG，过A'作A'D⊥BG于D，∵AE＝A'E＝DG＝4cm，∴BD＝16cm，Rt△A'DB中，由勾股定理得：A'D=√202−162=12cm，∴则该圆柱底面周长为24cm．故选：D．3．（2020秋•金牛区校级月考）如图所示的圆柱体中底面圆的半径是4π，高为3，若一只小虫从A点出发沿着圆柱体的侧面爬行到C点，则小虫爬行的最短路程是（）A．5B．√5C．√73D．4【分析】先将圆柱体展开，再根据两点之间线段最短，由勾股定理即可求出结果．【解析】圆柱的侧面展开图是一个矩形，此矩形的长等于圆柱底面周长，C是边的中点，矩形的宽即高等于圆柱的母线长．∵AB＝π×4π=4，CB＝3，∴AC=√AB2+BC2=√42+32=5，故选：A．4．（2020秋•太原期中）今年9月22日是第三个中国农民丰收节，小彬用3D打印机制作了一个底面周长为20cm，高为10cm的圆柱粮仓模型，如图BC是底面直径，AB是高．现要在此模型的侧面贴一圈彩色装饰带，使装饰带经过A，C两点（接头不计），则装饰带的长度最短为（）A．20πcm B．40πcm C．10√2cm D．20√2cm【分析】由平面图形的折叠及立体图形的表面展开图的特点解题．【解析】如图，圆柱的侧面展开图为长方形，AC＝A'C，且点C为BB'的中点，∵AB＝10，BC=12×20＝10，∴装饰带的长度＝2AC＝2√AB2+BC2=20√2（cm），故选：D．5．（2020秋•峄城区期中）已知长方体的长2cm、宽为1cm、高为4cm，一只蚂蚁如果沿长方体的表面从A 点爬到B′点，那么沿哪条路最近，最短的路程是（）A．√29cm B．5cm C．√37cm D．4.5cm【分析】要求长方体中两点之间的最短路径，最直接的作法，就是将正方体展开，然后利用两点之间线段最短解答．【解析】根据题意，如图所示，最短路径有以下三种情况：（1）沿AA′，A′C′，C′B′，B′B剪开，得图1：AB′2＝AB2+BB′2＝（2+1）2+42＝25；（2）沿AC，CC′，C′B′，B′D′，D′A′，A′A剪开，得图2：AB′2＝AC2+B′C2＝22+（4+1）2＝4+25＝29；（3）沿AD，DD′，B′D′，C′B′，C′A′，AA′剪开，得图3：AB′2＝AD2+B′D2＝12+（4+2）2＝1+36＝37；综上所述，最短路径应为（1）所示，所以AB′2＝25，即AB′＝5cm，故选：B．6．（2020秋•市南区校级期中）某校“光学节”的纪念品是一个底面为等边三角形的三棱镜（如图）．在三棱镜的侧面上，从顶点A到顶点A′镶有一圈金属丝，已知此三棱镜的高为9cm，底面边长为4cm，则这圈金属丝的长度至少为（）A．8cm B．10cm C．12cm D．15cm【分析】画出三棱柱的侧面展开图，利用勾股定理求解即可．【解析】将三棱柱沿AA′展开，其展开图如图，则AA′=√92+122=15（cm）．故选：D．7．（2020秋•沙坪坝区校级期中）小南同学报名参加了南开中学的攀岩选修课，攀岩墙近似一个长方体的两个侧面，如图所示，他根据学过的数学知识准确地判断出：从点A攀爬到点B的最短路径为（）米．A．16B．8√2C．√146D．√178【分析】将长方体展开，根据两点之间线段最短，构造出直角三角形，进而根据勾股定理求出AB的长．【解析】如图：AC＝5+3＝8，BC＝8，在Rt△ABC中，AB=√AC2+BC2=√82+82=8√2．即从点A攀爬到点B的最短路径为8√2米．故选：B．8．（2021春•江岸区校级月考）如图，桌面上的长方体长为8，宽为6，高为4，B为CD的中点．一只蚂蚁从A点出发沿长方体的表面到达B点，则它运动的最短路程为（）A．2√29B．4√5C．10D．3√14【分析】根据题意画出长方体的侧面展开图，连接AB，根据勾股定理求出AB的长即可．【解析】如图1所示，则AB=√42+102=2√29；如图2所示，AB=√62+82=10，故它运动的最短路程为10，故选：C．9．（2021春•下城区校级期中）如图，台阶阶梯每一层高20cm，宽30cm，长50cm，一只蚂蚁从A点爬到B 点，最短路程是（）A．10√89B．50√5C．120D．130【分析】先将图形平面展开，再用勾股定理根据两点之间线段最短进行解答．【解析】如图所示，∵它的每一级的长宽高为20cm，宽30cm，长50cm，∴AB=√502+1002=50√5（cm）．答：蚂蚁沿着台阶面爬行到点B的最短路程是50√5cm，故选：B．10．（2021春•天河区校级期中）如图，圆柱的高为4cm，底面半径为3πcm，在圆柱下底面的A点处有一只蚂蚁，它想吃到上底面B处的食物，已知四边形ADBC的边AD、BC恰好是上、下底面的直径、问：蚂蚁食到食物爬行的最短距离是（）cm．A．5B．5πC．3+4πD．3+8π【分析】求至少要爬多少路程，根据两点之间直线最短，把圆柱体展开，在得到的矩形上连接两点，求出距离即可．【解析】把圆柱体沿着AC直线剪开，得到矩形如下：则AB的长度为所求的最短距离，根据题意圆柱的高为4cm，底面半径为3πcm，则可以知道AC＝4cm，BC=12底面周长，∵底面周长为2πr＝2×π×3π=6（cm），∴BC＝3cm，∴根据勾股定理得出AB2＝AC2+BC2，即AB2＝42+32，∴AB＝5（cm）．答：蚂蚁至少要爬行5cm路程才能食到食物，故选：A．二、填空题（本大题共8小题，每小题3分，共24分）请把答案直接填写在横线上11．（2020秋•武侯区校级月考）如图，一个长方体盒子的长、宽、高分别为5cm、4cm、3cm，有一只甲虫从顶点A沿盒的表面爬到顶点B处，那么它所爬行的最短路线的长是√74cm．【分析】把此长方体的一面展开，在平面内，两点之间线段最短．利用勾股定理求点A和B点间的线段长，即可得到蚂蚁爬行的最短距离．在直角三角形中，一条直角边长等于长方体的高，另一条直角边长等于长方体的长宽之和，利用勾股定理可求得．【解析】因为平面展开图不唯一，故分情况分别计算，进行大、小比较，再从各个路线中确定最短的路线．（1）展开前面、右面，由勾股定理得AB2＝（5+4）2+32＝90；（2）展开前面、上面，由勾股定理得AB2＝（3+4）2+52＝74；（3）展开左面、上面，由勾股定理得AB2＝（3+5）2+42＝80；∵74＜80＜90，所以最短路径长为√74cm．故答案为：√74．12．（2020秋•南海区期中）如图所示，一圆柱高AB为2cm，底面直径BC为4cm，一只蚂蚁从点A出发沿圆柱表面爬行到点C，则蚂蚁爬行的最短路程是6cm（π取3）．【分析】首先画出示意图，连接AC，根据圆的周长公式算出底面圆的周长，BC=12×底面圆的周长，再在Rt△ACB中利用勾股定理算出AC的长即可，再计算AB+BC＝8，比较两种情形的数值的大小即可判断；【解析】将圆柱体的侧面展开并连接AC．∵圆柱的直径为4cm，∴BC=12×4•π≈6（cm），在Rt△ACB中，AC2＝AB2+CB2＝22+62＝40，∴AC＝2√10（cm）．∵高AB为2cm，底面直径BC为4cm，∴走高AB再走直径BC，其距离为6cm，∵6＜2√10，∴蚂蚁爬行的最短的路线长是6cm．故答案为：6．13．（2020秋•中牟县期中）如图所示是一个长方体纸盒，纸盒的长为12cm，宽为9cm，高为5cm，一只蚂蚁想从盒底的点A沿盒的表面爬到盒顶的点G，蚂蚁爬行的最短路程是2√85cm．【分析】分为三种情况展开，根据勾股定理求出线段AB的长度，再进行比较即可．【解析】①如图1，展开后连接AG，则AG就是在表面上A到G的最短距离，∵∠ACG＝90°，AC＝12+9＝21，CG＝5，在Rt△ACG中，由勾股定理得：AG=√212+52=√466（cm）；②如图2，展开后连接AG，则AG就是在表面上A到G的最短距离，∵∠ABG＝90°，AB＝12，BG＝9+5＝14，在Rt△ACBG中，由勾股定理得：AG=√122+142=√340=2√85（cm）；③如图3，展开后连接AG，则AG就是在表面上A到G的最短距离，∵∠AFG＝90°，AF＝5+12＝17，FG＝9，在Rt△AFG中，由勾股定理得：AG=√172+92=√370（cm）．∴蚂蚁爬行的最短路程是2√85cm，故答案为：2√85．14．（2020秋•青羊区校级期中）如图，圆柱形容器高为16cm，底面周长为24cm，在杯内壁离杯底的点B 处有一滴蜂蜜，此时一只蚂蚁正好在杯子的上沿蜂蜜相对的点A处，则蚂蚁A处到达B处的最短距离为20cm．【分析】先将圆柱的侧面展开，再根据勾股定理求解即可．【解析】如图所示，∵圆柱形玻容器，高16cm，底面周长为24cm，∴BD＝12cm，∴AB=√AD2+DB2=√162+122=20（cm）．∴蚂蚁A处到达B处的最短距离为20cm，故答案为：20cm．15．（2020秋•莱州市期中）如图，长方体盒子的长、宽、高分别是9cm，9cm，24cm，一只蚂蚁想从盒底的A点爬到盒顶的B点，它至少要爬行30cm．【分析】将长方形的盒子按不同方式展开，得到不同的矩形，求出不同矩形的对角线，最短者即为正确答案．【解析】如图1所示，AB=√(9+9)2+242=30（cm），如图2所示：AB=√(9+24)2+92=√1090（cm）．∵30＜√1090，∴蚂蚁爬行的最短路程是30cm．故答案为：30．16．（2021春•孝南区月考）如图所示，有一个正方体盒子，其棱长为2dm，一只虫子在顶点A处，一只蜘蛛在顶点B处，蜘蛛沿着盒子表面准备偷袭虫子，那么蜘蛛要想最快地捉住虫子，它所走的最短路程是2√5dm．（结果保留根号）【分析】由于纸箱为正方体，且A、B两点对称，故将其按任意方式展开，连接A、B即可求得蚂蚁爬行的最短路程．【解析】如图：因为BC＝2dm，AC＝2×2＝4（dm），所以AB=√22+42=2√5（dm）．故答案为：2√5．17．（2021春•合川区校级月考）如图，圆柱形容器外壁距离下底面3cm的A处有一只蚂蚁，它想吃到正对面外壁距离上底面3cm的B处的米粒，若圆柱的高为12cm，底面周长为24cm．则蚂蚁爬行的最短距离为6√5cm．【分析】先把圆柱的侧面展开得其侧面展开图，由勾股定理求得AB的长．【解析】如图，将圆柱的侧面沿过A点的一条母线剪开，得到长方形，连接AB，则线段AB的长就是蚂蚁爬行的最短距离，故AB=√(12−3−3)2+122=6√5（cm）．故答案为：6√5．18．（2021春•江汉区月考）如图，现有一长方体的实心木块，有一蚂蚁从A处出发沿长方体表面爬行到C'处，若长方体的长AB＝4cm，宽BC＝2cm，高BB'＝1cm，则蚂蚁爬行的最短路径长是5cm．【分析】连接AC′，求出AC′的长即可，分为三种情况：画出图形，根据勾股定理求出每种情况时AC′的长，再找出最短的即可．【解析】展开成平面后，连接AC′，则AC′的长就是绳子最短时的长度，分为三种情况：如图1，AB＝4，BC′＝2+1＝3，在Rt△ABC′中，由勾股定理得：AC′=√42+32=5（cm）；如图2，AC＝4+2＝6，CC′＝1，在Rt△ACC′中，由勾股定理得：AC′=√62+12=√37＞5，如图3，同法可求AC′=√52+22=√29＞5，即绳子最短时的长度是5cm，故答案为：5cm．三、解答题（本大题共6小题，共46分．解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤）19．（2020秋•高州市期中）如图，一个圆柱体高20cm，底面半径为5cm，在圆柱体下底面的A点处有一只蜘蛛，它想吃到上底面与A点相对的B点处的一只已被粘住的苍蝇，这只蜘蛛从A点出发，沿着圆柱体的侧面爬到B点，最短路程是多少？（π取3）【分析】要求需要爬行的最短路程首先要把圆柱的侧面展开，得到一个矩形，然后利用勾股定理求两点间的距离即可．【解析】如图所示，将圆柱体侧面展开，连接AB，则AB的长即为蜘蛛爬行的最短路程．根据题意得AC＝20cm，BC＝πR＝5π＝5×3＝15cm，在Rt△ABC中，由勾股定理得AB2＝BC2+AC2＝152+202＝625，所以AB＝25cm，即最短路程是25cm．20．（2020秋•淅川县期末）如图是放在地面上的一个长方体盒子，其中AB＝18cm，BC＝12cm，BF＝10cm，点M在棱AB上，且AM＝6cm，点N是FG的中点，一只蚂蚁要沿着长方体盒子的表面从点M爬行到点N，它需要爬行的最短路程是多少？【分析】利用平面展开图有三种情况，画出图形利用勾股定理求出MN的长即可．【解析】如图1，∵AB＝18cm，BC＝GF＝12cm，BF＝10cm，∴BM＝18﹣6＝12，BN＝10+6＝16，∴MN=√122+162=20（cm）；如图2，∵AB＝18cm，BC＝GF＝12cm，BF＝10cm，∴PM＝18﹣6+6＝18，NP＝10，∴MN=√182+102=2√106（cm）．如图3中，MN=√222+62=2√130（cm），∵20＜2√106＜2√130，∴蚂蚁沿长方体表面爬到米粒处的最短距离为20cm．21．（2020秋•长春期末）如图所示，有一个圆柱，底面圆的直径AB=16π，高BC＝12cm，在BC的中点P处有一块蜂蜜，聪明的蚂蚁总能找到距离食物的最短路径，求蚂蚁从A点爬到P点的最短距离．【分析】化“曲”为“平”，在平面内，得到两点的位置，再根据两点之间线段最短和勾股定理求解即可．【解析】将圆柱体的侧面展开，如图所示：AB=12底面周长=12×π×16π=8（cm），AP=12BC＝6（cm），所以AP=√82+62=10（cm），故蚂蚁从A点爬到P点的最短距离为10cm．22．（2020秋•郫都区期中）如图，长方体的长为20cm，宽为10cm，高为15cm，点B与点C之间的距离为5cm，一只蚂蚁如果要沿着长方体的表面从点A爬到点B去吃一滴蜜糖．（1）求出点A到点B的距离；（2）求蚂蚁从点A爬到点B的最短路程是多少？【分析】（1）分三种情况讨论：把左侧面展开到水平面上，连接AB，如图1；把右侧面展开到正面上，连接AB，如图2；把向上的面展开到正面上，连接AB，如图3，然后利用勾股定理分别计算各情况下的AB即可；（2）根据（1）的结果进行大小比较即可得到结论．【解析】（1）将长方体沿CF、FG、GH剪开，向右翻折，使面FCHG和面ADCH在同一个平面内，连接AB，如图1，由题意可得：BD＝BC+CD＝5+10＝15cm，AD＝CH＝15cm，在Rt△ABD中，根据勾股定理得：AB=√BD2+AD2=√152+152=15√2cm；将长方体沿DE、EF、FC剪开，向上翻折，使面DEFC和面ADCH在同一个平面内，连接AB，如图2，由题意得：BH＝BC+CH＝5+15＝20cm，AH＝10cm，在Rt△ABH中，根据勾股定理得：AB=√BH2+AH2=√202+102=10√5cm，则需要爬行的最短距离是15√2cm．连接AB，如图3，由题意可得：BB′＝B′E+BE＝15+10＝25cm，AB′＝BC＝5cm，在Rt△AB′B中，根据勾股定理得：AB=√BB′2+AB′2=√252+52=5√26cm，综上所述，点A到点B的距离为：15√2cm，10√5cm，5√26cm；（2）由（1）知，∵点A到点B的距离为：15√2cm，10√5cm，5√26cm；∴15√2＜10√5＜5√26，∴则需要爬行的最短距离是15√2cm．23．（2020秋•碑林区校级月考）如图，透明的圆柱形玻璃容器（容器厚度忽略不计）的高为16cm，在容器内壁离容器底部4cm的点B处有一滴蜂蜜，此时一只蚂蚁正好在容器外壁，位于离容器上底面距离为4cm 的点A处，若蚂蚁吃到蜂蜜需爬行的最短路径为20cm，则该圆柱底面周长为多少？【分析】将容器侧面展开，建立A关于EG的对称点A′，根据两点之间线段最短可知A′B的长度即为所求．【解析】如图：将圆柱展开，EG为上底面圆周长的一半，作A关于E的对称点A'，连接A'B交EG于F，则蚂蚁吃到蜂蜜需爬行的最短路径为AF+BF的长，即AF+BF＝A'B＝20cm，延长BG，过A'作A'D⊥BG于D，∵AE＝A'E＝DG＝4cm，∴BD＝16cm，Rt△A'DB中，由勾股定理得：A'D=√202−162=12（cm），则该圆柱底面周长为24cm．24．（2020秋•龙泉驿区期中）如图所示，一个无盖四棱柱容器，其底面是一个边长为3cm的正方形，高为20cm．现有一根彩带，从底面A点开始缠绕四棱柱，刚好缠绕4周到达B点（假设彩带完美贴合四棱柱）．（1）请问彩带的长度是多少？（2）如图所示，一只蚂蚁在容器外A点发现容器的内部距离顶部2cm处有一滴蜂蜜，它想以最短的路程到达C处．请问蚂蚁走的最短路程是多少呢？（注：以上两问均要画出平面展开示意图，再解答）【分析】（1）如果从点A开始缠绕四棱柱，刚好缠绕4周到达点B，相当于直角三角形的两条直角边分别是12和5，再根据勾股定理求出斜边长即可；（2）求四棱柱中两点之间的最短路径，最直接的作法，就是将四棱柱展开，然后利用两点之间线段最短解答．【解析】（1）如图，将长方体的侧面沿AB展开，取A′B′的四等分点C、D、E，取AB的四等分点C′、D′、E′，连接B′E′，D′E，C′D，AC，则AC+C′D+D′E+E′B′＝4AC为所求的最短细线长，∵AC2＝AA′2+A′C2，AC=√122+52=13，∴AC+C′D+D′E+E′B′＝4AC＝52，答：彩带的长度是52cm；（2）如图，将四棱柱展开，找到C的对称点C′，连接AC′，则AC′即为蚂蚁走的最段路程，在直角△AMC中，AM＝6cm，MC′＝20+（20﹣18）＝22cm，由勾股定理得：AC′2＝AM2+MC′2＝62+222＝520，则AC′＝2√130cm，答：蚂蚁走的最短路程是2√130cm．。
专题2.11运用勾股定理解决最短路径问题【八大题型】-2024-2025学年八年级[含答案]
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专题2.11运用勾股定理解决最短路径问题【八大题型】【浙教版】【题型1正方体中的最短路径】【题型2长方体中的最短路径】【题型3圆柱中的最短路径】【题型4圆锥中的最短路径】【题型5台阶中的最短路径】【题型6由垂线段最短求最短路径】【题型7由将军饮马求最短路径】【题型8不规则图形中求最短路径】【题型1正方体中的最短路径】【例1】（23-24八年级·江西抚州·阶段练习）1．如图，在棱长为3cm的正方体上有一些线段，把所有的面都分成9个小正方形，每个小正方形的边长都为1cm．若一只蚂蚁每秒爬行2cm，则它从下底面A点沿表面爬行至右侧B 点最少要花多长时间？【变式1-1】（23-24八年级·四川乐山·期末）2．如图，正方体盒子的棱长为2，M为BC的中点，则一只蚂蚁从M点沿盒子的表面爬行到A点的最短距离为（）A B C D 【变式1-2】（23-24八年级·山东青岛·期中）3．如图，有一棱长为3dm 的正方体盒子，现要按图中箭头所指方向从点A 到点D 拉一条捆绑线绳，使线绳经过ABFE 、BCGF 、EFGH 、CDHG 四个面，则所需捆绑线绳的长至少为（ ）dm ．A ．15B ．9C ．D ．【变式1-3】（23-24八年级·河南郑州·期中）4．棱长分别为5cm 3cm ，两个正方体如图放置，点P 在11E F 上，且11113E P EF =，一只蚂蚁如果要沿着长方体的表面从点A 爬到点P ，需要爬行的最短距离是 ．【题型2 长方体中的最短路径】【例2】（23-24八年级·黑龙江佳木斯·期末）5．如图是一块长、宽、高分别是6cm 4cm 、和3cm 的长方体木块，一只蚂蚁要从长方体木块的一个顶点A 处，沿着长方体的表面到长方体上和顶点A 相对的顶点B 处吃食物，那么它需要爬行的最短路径的长是（ ）+B C DA．(3cm【变式2-1】（23-24八年级·全国·竞赛）6．如图，一个长方体建筑物的长、宽、高分别为3米、1米和6米，为了美观，现要在该建筑物上缠绕灯线以便安装小彩灯，灯线的绕法是从下底面的顶点A开始经过四个侧面绕到上底面的顶点B，如果缠绕的圈数是n，那么用在该建筑物上的灯线最短需要米．【变式2-2】（23-24八年级·安徽阜阳·期末）7．如图，在一个边长为6cm的正方形纸片ABCD上，放着一根长方体木块，已知该木块的较长边与AD平行，横截面是边长为1cm的正方形，一只蚂蚁从点A爬过木块到达蜂蜜C处需爬行的最短路程是cm．【变式2-3】（23-24八年级·陕西西安·期中）、、，点E到点D的距离为8．如图，一个长方体蛋糕盒的长、宽、商分别为40cm30cm20cm10cm．现有一只蚂蚁从点B出发，沿着长方体的表面爬行到点E处，则蚂蚁需要爬行的最短距离是（）A．B．C．50cm D．45cm【题型3圆柱中的最短路径】【例3】（23-24八年级·广西北海·期中）BC=，点P移动9．如图，动点P从点A出发，沿着圆柱的侧面移动到BC的中点S，若6的最短距离为5，则圆柱的底面周长为（）A．4B．4p C．8D．10【变式3-1】（23-24八年级·四川成都·阶段练习）10．如图，已知圆柱底面的周长为12dm，圆柱高为9dm，在圆柱的侧面上，过点A和点C 嵌有一圈金属丝，则这圈金属丝的周长最小为dm．【变式3-2】（23-24八年级·陕西西安·期末）BC=，11．如图，圆柱底面圆的周长为6cm，CD、AB分别是上、下底面的直径，高3cm用一条无弹性的丝带从A至C按如图所示的圈数缠绕，则丝带的最短长度为cm．【变式3-3】（23-24八年级·广西河池·阶段练习）12．如图所示，已知圆柱的底面周长为36，高5AB =，P 点位于圆周顶面13处，小虫在圆柱侧面爬行，从A 点爬到P 点，然后再爬回C 点，则小虫爬行的最短路程为 ．【题型4 圆锥中的最短路径】【例4】（23-24八年级·内蒙古呼伦贝尔·期末）13．已知圆锥的底面半径是4cm ，母线长为12cm ，C 为母线PB 的中点，蚂蚁在圆锥侧面上从A 爬到C 的最短距离是 ．【变式4-1】（23-24八年级·河北保定·期末）14．如图，小明用半径为20，圆心角为q 的扇形，围成了一个底面半径r 为5的圆锥.（1）扇形的圆心角q 为 ；（2）一只蜘蛛从圆锥底面圆周上一点A 出发，沿圆锥的侧面爬行一周后回到点A 的最短路程是 .【变式4-2】（23-24·内蒙古赤峰·中考真题）15．某班学生表演课本剧，要制作一顶圆锥形的小丑帽．如图，这个圆锥的底面圆周长为20πcm，母线AB长为30cm，为了使帽子更美观，要粘贴彩带进行装饰，其中需要粘贴一条从点A处开始，绕侧面一周又回到点A的彩带（彩带宽度忽略不计），这条彩带的最短长度是（）vA．30cm B．cm C．60cm D．20πcm【变式4-3】（23-24八年级·安徽·单元测试）16．如图，圆锥的轴截面是边长为6cm的正三角形ABC，P是母线AC的中点，则在圆锥的侧面上从B点到P点的最短路线的长为（）A B．C．D．【题型5台阶中的最短路径】【例5】（23-24八年级·重庆九龙坡·期中）17．如图是一个二级台阶，每一级台阶的长、宽、高分别为60cm、30cm、10cm．A和B 是台阶两个相对的端点，在B点有一只蚂蚁，想到A点去觅食，那么它爬行的最短路程是（）A ．60cmB ．80cmC ．100cmD ．140cm【变式5-1】（23-24八年级·河北廊坊·阶段练习）18．如图，学校实验楼前一个三级台阶，它的每—级的长、宽、高分别为24dm ，3dm ，3dm ，点M 和点N 是这个台阶上两个相对的端点，M 点有一只蚂蚁，想到N 点处去吃可口的食物，则蚂蚁沿着台阶面爬行到点N 的最短路程（ ）A ．10dmB ．20dmC ．30dmD ．36dm【变式5-2】（23-24八年级·山东烟台·期中）19．如图，是一个三级台阶，它每一级长，宽，高分别为4m ，34m 和14m ，A 和B 是这个台阶的两个相对的端点，A 点上有一只蚂蚁想到B 点去吃可口的食物，则它所走的最短路线长度为（ ）A ．3.5mB ．4.5mC ．5mD ．5.5m【变式5-3】（23-24八年级·山东济南·期末）20．如图，这是一个台阶的示意图，每一层台阶的高是20cm 、长是50cm 、宽是40cm ，一只蚂蚁沿台阶从点A 出发爬到点B ，其爬行的最短线路的长度是 ．【题型6 由垂线段最短求最短路径】【例6】（12-13八年级·浙江杭州·阶段练习）21．如图，ABC V 中，90ACB Ð=°，4AC BC ==，点D ，E 分别是AB 、AC 的中点，在CD上找一点P ，连接AP 、EP ，当AP EP +最小时，这个最小值是 ．【变式6-1】（23-24八年级·广西梧州·期中）22．如下图，某国道通过A 、B 两个村庄，而C 村庄离国道较远，为了相应政府“村村通公路”的号召，C 村决定采用自己筹集一部分，政府补贴一部分的方法修建一条水泥路直通国道，已知C 村到A 、B 两村的距离分别为6km 、8km ，A ，B 两村的距离为10km ，那么这条水泥路的最短距离为多少？【变式6-2】（23-24·四川宜宾·模拟预测）23．如图A ，B ，C 为三个村庄，A ，B 两村沿河而建且相距17千米，A ，C 相距B ，C 相距13千米，C 村需从河边修建一条引水渠到村庄，每千米造价1.5万元，则费用最低为（ ）万元A ．6BC ．4.5D ．7.5【变式6-3】（23-24八年级·江苏南京·阶段练习）24．如图，在Rt ABC △中，90ACB Ð=°，3AC =，4BC =，5AB =，AD 平分CAB Ð交BC 于D 点，E ，F 分别是AD ，AC 上的动点，则CE EF +的最小值为 ．【题型7 由将军饮马求最短路径】【例7】（23-24八年级·福建宁德·阶段练习）25．如图，一个牧童在小河的南4km 的A 处牧马，而他正位于他的小屋B 的西8km 北7km 处，他想把他的马牵到小河边去饮水，然后回家，他要完成这件事情所走的最短路径是 km ．【变式7-1】（23-24八年级·云南昭通·期中）26．如图，河CD 的同侧有A 、B 两个村，且AB =，A 、B 两村到河的距离分别为2km AC =，6km BD =．现要在河边CD 上建一水厂分别向A 、B 两村输送自来水，铺设水管的工程费每千米需2000元．请你在河岸CD 上选择水厂位置O ，使铺设水管的费用最省，并求出铺设水管的总费用w （元）．【变式7-2】（15-16八年级·江苏无锡·阶段练习）27．背景介绍：勾股定理是几何学中的明珠，充满着魅力．千百年来，人们对它的证明门庭若市，其中有著名的数学家，也有业余数学爱好者．向常春在1994年构造发现了一个新的证法．小试牛刀：把两个全等的直角三角形如图1放置，其三边长分别为a 、b 、c ．显然，90DAB B Ð=Ð=°，AC DE ^．请用a 、b 、c 分别表示出梯形ABCD 、四边形AECD 、EBC V 的面积，再探究这三个图形面积之间的关系，可得到勾股定理：ABCD S =梯形______，EBC S =△______，AECD S =四边形______，则它们满足的关系式为______，经化简，可得到勾股定理222a b c +=．知识运用：（1）如图2，铁路上A 、B 两点（看作直线上的两点）相距40千米，C 、D 为两个村庄（看作两个点），AD AB ^，BC AB ^，垂足分别为A 、B ，25AD =千米，16BC =千米，则两个村庄的距离为______千米（直接填空）；（2）在（1）的背景下，若40AB =千米，24AD =千米，16BC =千米，要在AB 上建造一个供应站P ，使得PC PD =，求出AP 的距离．()016x <<．【变式7-3】（23-24八年级·福建福州·期中）28．如图，已知直线a b ∥，且a 与b 之间的距离为4，点A 到直线a 的距离为2，点B 到直线b 的距离为3，12AB =，试在直线a 上找一点M ，在直线b 上找一点N ，满足M N a ⊥且AM MN NB ++的长度和最短，则此时AM NB += ．【题型8 不规则图形中求最短路径】【例8】（23-24八年级·云南昆明·期中）29．如图，教室墙面ADEF 与地面ABCD 垂直，点P 在墙面上，若PA =米，2AB =米，点P 到AF 的距离是4米，一只蚂蚁要从点P 爬到点B ，它的最短行程是（ ）米A B C ．5D 【变式8-1】（23-24八年级·河南郑州·期末）30．在一个长11cm ，宽5cm 的长方形纸片上，如图放置一根正三棱柱的木块，它的侧棱平行且大于纸片的宽AD ，它的底面边长为1cm 的等边三角形，一只蚂蚁从点A 处到点C 处的最短路程是 cm ．【变式8-2】（23-24八年级·广东深圳·期末）31．如图是一个供滑板爱好者使用的U 型池，该U 型池可以看作是一个长方体去掉一个半圆柱而成，中间可供滑行部分的截面是半径为4m 的半圆，其边缘20m ==AB CD ，点E 在CD 上，4m =CE ，一滑行爱好者从A 点滑行到E 点，则他滑行的最短距离为 m （π的值为3）．【变式8-3】（23-24八年级·河南郑州·期末）32．固定在地面上的一个正方体木块如图①所示，其棱长为4，沿其相邻三个面的对角线（图中虚线）去掉一角，得到如图②所示的几何体木块，一只蚂蚁沿着该木块的表面从点A 爬行到点B 的最短路程为（ ）A．+B．4+C．2D．41．()2.5s 【分析】把正方形的点A 所在的面展开，然后在平面内，由于展开图有两种情况：在直角三角形中，一条直角边长等于5，另一条直角边长等于2；一条直角边长等于4，另一条直角边长等于3；利用勾股定理求点A 和点B 间的线段长，即可得到蚂蚁爬行的最短距离．再比较即可得到答案．【详解】解：如图所示，分两种情况讨论：①如图1，将正方体的正前和右侧两面展开，使点A ，B 在同一平面内．则点A 到点B 的最短路径是线段AB ，由题意，得4cm =AO ，3cm BO =，根据勾股定理，得()5cm AB ===；②如图2，将正方体的正前和上底两面展开，使点A ，B 在同一平面内，则点A 到点B 的最短路径为线段AB ，由题意，得2cm AO =，5cm BO =，根据勾股定理．得)cm AB ===．5>，∴图1中的路径最短，∴这只蚂蚁至少要爬行的时间为()52 2.5s ¸=．【点睛】本题考查了勾股定理的拓展应用，“化曲面为平面”是解决“怎么爬行最近”这类问题的关键．2．B【分析】本题考查了两点之间线段最短、正方体的展开图、勾股定理等知识，先利用展开图确定最短路径，再由勾股定理求解即可，牢记相关概念和灵活应用是解题的关键．【详解】解：如图，蚂蚁沿路线AM 爬行路程最短，2BC =Q ，M 为BC 的中点，3,2M D A D \==，A M \==故选：B ．3．C【分析】此题考查了勾股定理的应用，把此正方体的一面展开，然后在平面内，利用勾股定理求点A 和D 点间的线段长，即可得到捆绑线绳的最短距离．在直角三角形中，一条直角边长等于两个棱长，另一条直角边长等于3个棱长，利用勾股定理可求得，“化曲面为平面”是解决“怎样爬行最近”解题的关键．【详解】如图，将正方体展开，根据“两点之间，线段最短”知，线段AD 即为最短路线，展开后由勾股定理得：222AD AM DM =+，∴22296117AD =+=，即有：)cm AD =，故选：C ．4．．【分析】求出两种展开图PA 的值，比较即可判断；【详解】解：如图，有两种展开方法：方法一∶PA ==，方法二∶PA ==．故需要爬行的最短距离是．故答案为：．【点睛】本题考查平面展开-最短问题，解题的关键是学会用转化的思想思考问题，属于中考常考题型．5．C【分析】展成平面图形，根据两点之间线段最短，可求出解．本题考查平面展开路径问题、勾股定理，本题关键知道蚂蚁爬行的路线不同，求出的值就不同，有三种情况，可求出值找到最短路线．【详解】解：AB 就是蚂蚁爬的最短路线．但有三种情况：当：3AD =，4610DB =+=．AB ．当4=AD ，639DB =+=．AB ．当6AD =，347DB =+=AB ．>>∴第三种情况最短．故选：C ．6．【分析】本题主要考查最短路径问题，画出展开图，运用勾股定理求解即可．【详解】解：如图，8AA n ¢=米，6A B ¢=米，由勾股定理得，AB ===（米）；故答案为：．7．10【分析】本题考查了勾股定理在最短路径中的应用，将长方体侧面展开得蚂蚁的爬行的最短路径为AC 的长，用勾股定理即可求解；能找出最短路径是解题的关键．【详解】解：如图，将长方体侧面展开得，\蚂蚁的爬行的最短路径为AC 的长，538AB \=+=（cm ），AC \==10=，\蚂蚁的爬行的最短路径为10cm ，故答案：10．8．C【分析】考虑蚂蚁从正面和上面沿直线爬到点E ，从正面和右侧面沿直线爬到点E ，从左侧面和上面沿直线爬到点E ，画出图形，利用勾股定理求出距离，进行比较即可解答．【详解】解：当蚂蚁从正面和上面沿直线爬到点E ，如图所示：此时40cm 20cm BC CD ==，，则30cm EC ED DC =+=，50cm BE \==；当蚂蚁从正面和右侧面沿直线爬到点E ，如图所示：此时20cm,40cm AB AD ==，则50cm AE AD DE =+=，BE \==；从左侧面和上面沿直线爬到点E ，如图所示：此时20cm,40cm AB AD ==，则60cm BD AB DA =+=，BE \==；50<<Q \蚂蚁需要爬行的报短距离是50cm ，故选：C ．【点睛】此题考查了最短路径问题，利用了转化的思想，解题的关键是将立体图形展为平面图形，利用勾股定理的知识求解．9．C【分析】本题考查平面展开—最短路径问题，先根据题意画出圆柱的侧面展开图，然后连接AS ，再利用勾股定理即可得出AB 的长即可得到结论．利用勾股定理求解是解题的关键．【详解】解：如图，连接AS ，在圆柱的侧面展开图ABCD 中，6BC =，BC AB ^，设AB x =，∵点P 移动的最短距离为5，∴5AS =，∵点S 是BC 的中点，∴116322BS BC ==´=，∴4AB ===，∴圆柱的底面周长为：2248AB =´=．故选：C ．10．【分析】本题考查了平面展开﹣最短路径问题，圆柱的侧面展开图是一个矩形，此矩形的长等于圆柱底面周长，高等于圆柱的高，本题就是把圆柱的侧面展开成矩形，“化曲面为平面”，用勾股定理解决．要求丝线的长，需将圆柱的侧面展开，进而根据“两点之间线段最短”得出结果，在求线段长时，根据勾股定理计算即可．【详解】解：如图，把圆柱的侧面展开，得到矩形，则这圈金属丝的周长最小为2AC 的长度．∵圆柱底面的周长为12dm ，圆柱高为9dm ，∴9dm,6dm AB BC BC ¢===，∴22296117AC =+=，∴AC =，∴这圈金属丝的周长最小为2AC =．故答案为：．11．【分析】本题考查了平面展开-最短路线问题和勾股定理的应用，把立体图形展开成平面图形，依题意，从A 到C 缠绕了一圈半，则 1.569cm AB =´=，3cm BC =，根据两点之间线段最短求出AC 长即可解决问题．【详解】解：如图所示，∵无弹性的丝带从A 至C ，绕了1.5圈，∴展开后 1.569cm AB =´=，3cm BC =，由勾股定理得：AC ===故答案为：．12．1313【分析】本题主要考查了平面展开图最短路径问题，先“化曲面为平面”，把圆柱的侧面展开成矩形，此矩形的长等于圆柱底面周长，矩形的宽即高等于圆柱的母线长．再根据两点之间线段最短，由勾股定理可得出．【详解】解：如图，根据题意，5AB CD ==，AC BD ==36182=，∵P 点位于圆周顶面13处，∴136123BP =´=，6PD BD BP =-=，∴小虫爬行的最短路程13AP PC =+==故选：13．13．【分析】根据题意可得圆锥的底面周长是8cm p ，即可得圆锥侧面展开图的圆心角是120°，展开圆锥的侧面，构造直角三角形即可得．【详解】解：圆锥的底面周长是：()248cm p p ´=，则128180n p p ´=120n =°，即圆锥侧面展开图的圆心角是120°，如图所示，∴60APB Ð=°，∵PA PB =，∴PAB V 是等边三角形，∵C 是PB 的中点，∴AC PB ^，∴90ACB Ð=°，∵在圆锥侧面展开图中12AP cm =，6PC cm =，∴在圆锥侧面展开图中：)AC cm ===，∴蚂蚁在圆锥侧面上从A 爬到C 的最短距离是：，故答案为：．【点睛】本题考查了最短距离问题，解题的关键是掌握圆锥的计算，勾股定理，将最短距离转化为平面上两点间的距离并正确计算．14． 90°##90度 【分析】（1）由于圆锥的底面圆周长就是圆锥的侧面展开图的弧长，利用弧长公式即可求出侧面展开图的圆心角；（2）根据两点之间线段最短，把圆锥的侧面展开成平面图形，构造直角三角形根据勾股定理即可求得．【详解】解（1）Q 圆锥的底面周长2π510π=´=，π2010π180q ´\=，解得90q =°；故答案为90°．（2）圆锥的侧面展开图如图所示，构造Rt AOA ¢V ，根据两点之间线段最短得最短路程为：=．故答案为【点睛】本题考查了最短路径问题，根据题意把立体图形展开成平面图形后，再确定两点之间的最短路径，在平面图形上构造直角三角形是解题的关键．15．B【分析】根据圆锥的底面圆周长求得半径为10，根据母线长求得展开后的扇形的圆心角为120°，进而即可求解．【详解】解：∵这个圆锥的底面圆周长为20πcm ，∴2π=20πr解得：10r =∵π3020π180n ´=解得：120n =∴侧面展开图的圆心角为120°如图所示，AC 即为所求，过点B 作BD AC ^，∵120ABC Ð=°，BA BC =，则30BAC Ð=°∵30AB =，则15BD =∴AD =2AC AD ==故选：B ．【点睛】本题考查了圆锥侧面展开图的圆心角的度数，勾股定理解直角三角形，求得侧面展开图的圆心角为120°解题的关键．16．C【分析】求出圆锥底面圆的周长，则以AB 为一边，将圆锥展开，就得到一个以A 为圆心，以AB 为半径的扇形，根据弧长公式求出展开后扇形的圆心角，求出展开后90BAC Ð=°，连接BP ，根据勾股定理求出BP 即可．【详解】解：圆锥底面是以BC 为直径的圆，圆的周长是6BC p p =，以AB 为一边，将圆锥展开，就得到一个以A 为圆心，以AB 为半径的扇形，弧长是6l p =，设展开后的圆心角是n °，则66180n p p ´=，解得：180n =，即展开后1180902BAC Ð=´°=°，132AP AC ==，6AB =，则在圆锥的侧面上从B 点到P 点的最短路线的长就是展开后线段BP 的长，由勾股定理得：BP ===故选：C ．【点睛】本题考查了圆锥的计算，平面展开-最短路线问题，勾股定理，弧长公式等知识点的应用，圆锥的侧面展开图是一个扇形，此扇形的弧长等于圆锥底面周长，扇形的半径等于圆锥的母线长．解题的关键是把圆锥的侧面展开成扇形，“化曲面为平面”，用勾股定理解决．17．C【分析】本题考查平面展开—最短路径问题，勾股定理．根据题意画出台阶的侧面展开图，再根据勾股定理求出AB的长即可得出结论．【详解】解：如图所示，()3010301080cm+++=，()AB==．100cm故选C．18．C【分析】本题考查的是平面展开-最短路线问题，根据题意画出台阶的平面展开图，再用勾股定理根据两点之间线段最短进行解答．【详解】解：如图所示，∵它的每一级的长宽高分别为24dm,3dm,3dm,∴30dmMN==即：蚂蚁沿着台阶面爬行到点N的最短路程是30dm，故选：C．19．C【分析】本题主要考查了勾股定理的应用，把立体几何图中的问题转化为平面几何图中的问题是解题的关键．将台阶展开为矩形，然后利用勾股定理计算AB 的值，则根据两点之间线段最短得到蚂蚁所走的最短路线长度．【详解】解：如下图，将台阶展开为矩形，线段AB 恰好是直角三角形的斜边，则4m AC =，3133m 44BC æö=+´=ç÷èø，在Rt ABC △中，5m AB ===，所以蚂蚁所走的最短路线长度为5m ．故选：C ．20．130cm【分析】展开成平面图形，根据勾股定理，即可求解，本题考查了勾股定理的应用，解题的关键是：利用两点之间线段最短．【详解】解：将台阶展开成平面图形：在Rt ABC △中，50cm AC =，120cm BC =，()130cm AB ===，其爬行的最短长度()130cm AB =，故答案为：130cm ．21．【分析】连接BE ，BP ，根据等腰三角形的性质可得CD 垂直平分AB ，从而得到AP =BP ，进而得到BE 就是PA PE +的最小值，再由勾股定理求出BE ，即可求解．【详解】解：如图，连接BE ，BP ，∵4AC BC ==，点是的中点，∴CD 垂直平分AB ，∴AP =BP ，∴AP +PE =BP +PE ≥BE ，∴BE 就是PA PE +的最小值，∵Rt ABC V 中，4AC BC ==，点D ，E 分别是AB ，AC 的中点，∴2CE =，∴BE ==∴PA PE +的最小值是．故答案为：【点睛】本题主要考查等腰直角三角形的性质和轴对称及勾股定理等知识的综合应用，熟练掌握等腰直角三角形的性质和轴对称及勾股定理等知识是解题的关键．22．这条水泥路的最短距离为4.8km【分析】本题考查了勾股定理的逆定理，三角形的面积公式，根据垂线段最短确定这条水泥路的最短距离是解本题的关键；过点C 作CD AB ^，根据垂线段最短可知这条水泥路的最短距离为CD 的长度，利用勾股定理的逆定理得ABC V 为直角三角形，然后利用面积相等即可求解．【详解】解：过点C 作CD AB ^，垂足为D 点，则这条水泥路的最短距离为CD 的长度，，在ABC V 中，6km AC =，8km BC =，10km AB =，则2226810+=，即：222AC BC AB +=，∴ABC V 为直角三角形，1122ABC S AB CD AC BC =×=×V Q ∴()68 4.8km 10AC BC CD AB ´´===，\这条水泥路的最短距离为4.8km ．23．D【分析】本题主要考查了勾股定理，正确理解勾股定理的含义是解题关键．过点C 作CH AB ^，设AH x =千米，则()17BH x =-千米，由勾股定理可得2222AC AH BC BH -=-，列出方程求解，再用勾股定理求出CH 即可得出答案．【详解】如图，过点C 作CH AB ^，设AH x =千米，则()17BH x =-千米，222222,CH AC AH CH BC BH =-=-Q ，2222AC AH BC BH \-=-，(()22221317x x \-=--，5x \=，5AH \=千米，5CH \===（千米），\费用最低为5 1.57.5´=万元．故选：D24．125【分析】本题主要考查的是轴对称的性质、勾股定理的应用、垂线段最短等知识，解题的关键是学利用对称，解决最短问题．如图所示：在AB 上取点F ¢，使AF AF ¢=，过点C 作CH AB ^，垂足为H ．因为EF CE E C F E +=¢+，推出当C 、E 、F ¢共线，且点F ¢与H 重合时，FE EC +的值最小．【详解】解：如图所示：在AB 上取点F ¢，使AF AF ¢=，∵,FAE F AE AE AE ¢Ð=Ð=,∴()SAS FAE F AE ¢V V ≌,∴EF EF ¢=.在Rt ABC △中，90,3,4ACB AC BC Ð=°==\5AB ==．过点C 作CH AB ^，垂足为H ．1122AC BC AB CH ×=×Q ，\125AC BC CH AB ×==，∵EF CE E C F E +=¢+，∴当C 、E 、F ¢共线，且点F ¢与H 重合时，EF EC +的值最小，最小值为CH 的长，EF EC +的值最小为125，故答案为：125．25．17【分析】如图（见详解），将小河看成直线MN ，由题意先作A 关于MN 的对称点，连接A `B ，构建直角三角形，则A `B 就是最短路线；在Rt △A `DB 中，∠A `DB =90°，BD =8km ，A `D =AD +A `A ，利用勾股定理即可求出A `B ．【详解】如图，做出点A 关于小河MN 的对称点A `，连接A `B 交MN 于点P ，则A `B 就是牧童要完成这件事情所走的最短路程长度．在Rt △A `DB 中，由勾股定理求得()`km A B ．则他要完成这件事情所走的最短路程是17km ．【点睛】本题考查了轴对称—最短路线问题，掌握轴对称的性质和勾股定理是解题的关键．26．20000元【分析】作A 点关于CD 的对称点为A ¢，连接A B ¢交CD 于点O ，过点A 作AF BD ^于点F ，过点A ¢作A E BD ¢^交BD 的延长线于点E ，分别利用勾股定理求出AF 和A B ¢的长即可．【详解】解：如图，作点A 关于CD 的对称点A ¢，连接BA ¢交CD 于O ，点O 即为水厂的位置．分过点A ¢作A E CD ¢∥交BD 的延长线于点E ，过点A 作AF BD ^于点F ，则AF A E =¢，2km DF AC ==，2km DE A C =¢=．∴()624km BF BD FD =-=-=．在Rt ABF V 中，(22222436AF AB BF =-=-=，∴6km AF =，∴6km A E ¢=．在Rt A BE ¢V 中，8km BE BD DE =+=，由勾股定理得()10km A B ===¢．∴20001020000w =´=（元）．故铺设水管的总费用为20000元．【点睛】本题主要考查了勾股定理的应用，构造直角三角形运用勾股定理是解题的关键．27．小试牛刀：()12a a b +；()12b a b -；212c ；()()2111222a a b b a b c +=-+；知识运用：（1）41；（2）16AP =（千米）；知识迁移：20．【分析】小试牛刀：根据三角形的面积和梯形的面积可以表示出相应部分面积；知识运用：（1）连接CD ，过点C 作AD 的垂线，根据垂直得到边长之间的关系，再用勾股定理即可求得CD ．（2）作CD 的垂直平分线，交AB 于点P ，分别在Rt APD V 和Rt PBC V 中用勾股定理表示出CP 与PD 联立方程求解即可．知识迁移：运用数形结合根据“轴对称-最短路径问题”求解即可．【详解】解：小试牛刀：()12ABCD S a a b =+梯形， ()12EBC S b a b =-V ， 212AECD S c =四边形， 则它们满足的关系式为：()()2111222a ab b a bc +=-+．知识运用：（1）如图2①，连接CD ，作CE AD ^于点E ，40AB EC ==Q ，16AE BC ==，9ED \=，有勾股定理得到：222DE CE CD +=41CD \==（千米）∴两个村庄相距41千米．（2）连接CD ，作CD 的垂直平分线交AB 于点P ，设AP x =千米，则()40BP x =-千米，在Rt ADP V 中，2222224DP AP AD x =+=+ ，在Rt BPC △中，()222224016CP BP BC x =+=-+，∵PC PD =，∴()2222244016x x +=-+，解得，16x =，即16AP =千米．知识迁移：如图3，过AB 作点C 的对称点C ¢，连接DC ¢交AB 于点P ，过C ¢作C E AB ¢∥，根据对称性：3AE BC BC ¢===，设PB x =，则16AP x =-，有勾股定理得，PC PC ¢==DP =∴20DC DP PC ¢¢=+==．【点睛】本题考查了四边形综合以及用数形结合方式来证明勾股定理，解答本题的关键在于勾股定理的应用、最短线路问题、线段的垂直平分线以及用面积法证明勾股定理，本题是一道综合型较强的题目．28．【分析】MN 表示直线a 与直线b 之间的距离，是定值，只要满足AM NB +的值最小即可．过A 作直线a 的垂线，并在此垂线上取点A ¢，使得AA MN ¢=，连接A B ¢，则A B ¢与直线b 的交点即为N ，过N 作M N a ⊥于点M ．则A B ¢为所求，利用勾股定理可求得其值．【详解】解：过A 作直线a 的垂线，并在此垂线上取点A ¢，使得4AA ¢=，连接A B ¢，与直线b 交于点N ，过N 作直线a 的垂线，交直线a 于点M ，连接AM ，过点B 作BE AA ¢^，交射线AA ¢于点E ，如图．AA a ¢^Q ，M N a ⊥，N AA M \¢^．又4AA MN ¢==Q ，\四边形AA NM ¢是平行四边形，AM A N ¢\=．由于AM MN NB ++要最小，且MN 固定为4，所以AM NB +最小．。
专题09 勾股定理中的最短路径模型(解析版)
专题09.勾股定理中的的最短路径模型勾股定理中的最短路线问题通常是以“两点之间，线段最短”为基本原理推出的。
人们在生产、生活实践中，常常遇到带有某种限制条件的最近路线即最短路线问题。
对于数学中的最短路线问题可以分为两大类：第一类为在同一平面内；第二类为空间几何体中的最短路线问题，对于平面内的最短路线问题可先画出方案图，然后确定最短距离及路径图。
对于几何题内问题的关键是将立体图形转化为平面问题求解，然后构造直角三角形，利用勾股定理求解。
模型1.圆柱中的最短路径模型【模型解读】圆柱体中最短路径基本模型如下：计算跟圆柱有关的最短路径问题时，要注意圆柱的侧面展开图为矩形，利用两点之间线段最短结合勾股定理进行求解，注意展开后两个端点的位置，有时候需要用底面圆的周长进行计算，有时候需要用底面圆周长的一半进行计算。
注意：1）运用勾股定理计算最短路径时，按照展开—定点—连线—勾股定理的步骤进行计算；2）缠绕类题型可以求出一圈的最短长度后乘以圈数。
【最值原理】两点之间线段最短。
例1．（2023·陕西·八年级期中）如图，有一个圆柱形杯子，其底面圆周长为24cm，高AB为18cm，现在要以点A为起点环绕杯子表面缠彩色胶带，终点正好落在点A的正上方的点B处，则彩色胶带最短要（）A．15cm B．20cm C．25cm D．30cm【答案】D【点睛】本题考查的是平面展开——最短路径问题，例2．（2023·广东·八年级期中）如图，一个底面圆周长为边缘4cm的点A沿侧面爬行到相对的底面上的点A．413cm【答案】D【分析】将圆柱体展开，利用勾股定理进行求解即可．【详解】解：将圆柱体的侧面展开，连接则12412cm2BD=⨯=，又因为即蚂蚁沿表面从点A到点B【点睛】本题考查勾股定理的应用均为2米，高均为3米，则每根柱子所用彩灯带的最短长度为______米．【答案】5【分析】要求彩带的长，需将圆柱的侧面展开，进而根据“两点之间线段最短”得出结果，在求线段长时，借助于勾股定理．【详解】解：将圆柱表面切开展开呈长方形，则彩灯带长为2个长方形的对角线长，圆柱高3米，底面周长2米，2222 1.5 6.25AC ∴=+=， 2.5AC ∴=，∴每根柱子所用彩灯带的最短长度为5m ．故答案为5．【点睛】本题考查了平面展开-最短路线问题，勾股定理的应用．圆柱的侧面展开图是一个矩形，此矩形的长等于圆柱底面周长，高等于圆柱的高，本题就是把圆柱的侧面展开成矩形，“化曲面为平面”，用勾股定理解决．模型2.长方体中的最短路径模型【模型解读】长方体中最短路径基本模型如下：计算跟长方体有关的最短路径问题时，要熟悉长方体的侧面展开图，利用两点之间线段最短结合勾股定理进行求解，注意长方体展开图的多种情况和分类讨论。
勾股定理经典例题(含标准答案)
经典例题透析类型一：勾股定理的直接用法1、在Rt△ABC中，∠C=90°(1)已知a=6，c=10，求b，(2)已知a=40，b=9，求c；(3)已知c=25，b=15，求a.思路点拨:写解的过程中，一定要先写上在哪个直角三角形中，注意勾股定理的变形使用。
解读：(1) 在△ABC中，∠C=90°，a=6，c=10,b=(2) 在△ABC中，∠C=90°，a=40，b=9,c=(3) 在△ABC中，∠C=90°，c=25，b=15,a=举一反三【变式】:如图∠B=∠ACD=90°, AD=13,CD=12, BC=3,则AB的长是多少?【答案】∵∠ACD=90°AD=13, CD=12∴AC2 =AD2－CD2=132－122=25∴AC=5又∵∠ABC=90°且BC=3∴由勾股定理可得AB2=AC2－BC2 =52－32 =16∴AB= 4∴AB的长是4.类型二：勾股定理的构造应用2、如图，已知：在中，，，. 求：BC的长.思路点拨：由条件，想到构造含角的直角三角形，为此作于D，则有，，再由勾股定理计算出AD、DC的长，进而求出BC的长.解读：作于D，则因，∴（的两个锐角互余）∴（在中，如果一个锐角等于，那么它所对的直角边等于斜边的一半）.根据勾股定理，在中，.根据勾股定理，在中，.∴.举一反三【变式1】如图，已知：，，于P. 求证：.解读：连结BM，根据勾股定理，在中，.而在中，则根据勾股定理有.∴又∵（已知），∴.在中，根据勾股定理有，∴.【变式2】已知：如图，∠B=∠D=90°，∠A=60°，AB=4，CD=2。
求：四边形ABCD的面积。
分析：如何构造直角三角形是解本题的关键，可以连结AC，或延长AB、DC交于F，或延长AD、BC 交于点E，根据本题给定的角应选后两种，进一步根据本题给定的边选第三种较为简单。
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数学难点【勾股定理最短路径问题】，经典例题答案解析
勾股定理最短路径问题
例题1：如图，长方体的长为15，宽为10，高为20，点B离点C的距离为5，一只蚂蚁如果要沿着长方体的表面从点A爬到点B，需要爬行的最短距离是多少？
分析：通过图可以发现，是一个点到它相对的另外一个点的情形。
先确定长方体的长宽高，分别为5、10、20。
这类问题相对来说比较简单，这样解题本质上还是展开图的三种情形。
2.长方体中爬行，不是到达相对的另外一个点
如果在长方体中爬行，不是到达相对的另外一个点，那就只有通过展开图来解决问题。
例题2：如图，长方体的底面边长为4cm和宽为2cm，高为5cm．若一只蚂蚁从P点开始经过4个侧面爬行一圈到达Q点，求蚂蚁爬行的最短路径长为多少厘米？
分析：要求长方体中两点之间的最短路径，最直接的作法，就是将长方体展开，然后利用两点之间线段最短来求解。
本题蚂蚁爬行了四个面，那就需要将四个面都展开来进行计算。
3.在圆柱体中爬行半圈或一圈
在圆柱体中爬行，要分两种情况，圆柱的侧面展开图是长方形，可能爬行了长方形的一半，也有可能爬行了整个长方形。
例题3：如图，一圆柱体的底面周长为24cm，高AB为9cm，BC是上底面的直径．一只蚂蚁从点A出发，沿着圆柱的侧面爬行到点C，则蚂蚁爬行的最短路程是多少厘米？
变式：一只蚂蚁从点A出发，沿着圆柱的侧面爬行到点B，则蚂蚁爬行的最短路程是多少厘米？
4.正方体表面爬行
蚂蚁在正方体表面爬行时，一般就一种情形，可通过画图解决。
例题4：如图，点A的正方体左侧面的中心，点B是正方体的一个顶点，正方体的棱长为2，一蚂蚁从点A沿其表面爬到点B的最短路程是多少？
本题点A为正方形的中心，因此到四条边的距离都是边长的一半。
5.圆柱体多圈问题
例题5：为筹备元旦晚会，同学们设计了一个圆筒形灯罩，底色漆成白色，然后缠绕红色油纸，如图，已知圆筒高108cm，其平行底面的截面周长为36cm，如果在表面缠绕4圈，需要油纸的长度为多少厘米？
分析：将圆柱体沿一条母线展开，可得图形，如下图，只需求出每一圈所需的油纸的长度即可，展开后即转化为求解直角三角形的问题，在Rt△ABC中，AB已知，BC可求，根据勾股定理即可得出AC的长度，由于油纸缠绕4圈，故油纸的总长度为4AC的长度。
6.蚂蚁爬行转化为将军饮马问题
例题6：如图，圆柱形容器高为18cm，底面周长为24cm，在杯内壁离杯底4cm的点B处有一滴蜂蜜，此时一只蚂蚁正好在杯外壁，
离杯上沿2cm与蜂蜜相对的点A处，则蚂蚁从外壁A处到达内壁B 处的最短距离是多少厘米？
分析：本将图形展开，利用轴对称的性质和勾股定理进行计算是解题的关键．同时也考查了同学们的创造性思维能力。
将杯子侧面展开，建立A关于EF的对称点A′，根据两点之间线段最短可知A′B的长度即为所求。
本题是由外到内，需要转化为将军饮马问题解决，不是单单蚂蚁爬行问题。
7.蚂蚁在楼梯上爬行
例题7：如图，是一个三级台阶，它的每一级的长，宽，高分别为20 dm，3 dm，2 dm，A和B 是这个台阶两相对的端点，A点有一只蚂蚁想到B点去吃可口的食物，则蚂蚁沿着台阶爬到B点的最短路程是多少dm?
分析：先将图形平面展开，再用勾股定理根据两点之间线段最短进行解答。
END。