初二数学中,将军饮马和蚂蚁爬行两类最短路径问题,分属于轴对称和勾股定理这两个章节中,虽同属最值求解范畴,但核心思路和适用场景各有侧重。准确把握两类模型的本质和通用方法,能帮大家快速突破这类问题的解题瓶颈。
先看将军饮马模型,它是轴对称章节衍生的经典最值问题,核心本质是“化折为直”。
这类问题的显著特征是路径由两条线段组成,形成“折线”形态,求解的关键就是通过轴对称变换,把折线转化为直线,再利用“两点之间,线段最短”的基本事实确定最短路径。
将军饮马模型的通用解题步骤可总结为三步。
第一步是找对称点,确定折线中固定的“折点”——也就是路径中需要改变方向的点,通常是动点所在直线上的点,然后作出这个折点关于动点运动轨迹的对称点。这里要注意,对称点的选择要紧扣动点的运动直线,比如动点在直线上运动,就作折点关于这条直线的对称点。
第二步是连线段,连接作出的对称点与另一个固定端点,这条线段就是转化后的“直线路径”,也是最短路径的转化形态。
第三步是定位置,这条连接后的线段与动点运动轨迹的交点,就是使路径最短的动点位置,此时原来的折线路径长度就等于这条线段的长度,从而完成最短路径的确定。
整个过程的核心是利用轴对称的性质,保证变换前后对应线段长度不变,实现折线到直线的转化。
再看蚂蚁爬行模型,它隶属于勾股定理章节,核心本质是“化曲为直”。
这类问题的典型场景是立体图形表面上的路径,由于立体图形的表面是“曲面”或“折面”,无法直接用平面几何知识求解,所以需要通过展开的方式,把立体图形的表面转化为平面图形,再结合“两点之间,线段最短”和勾股定理计算最短路径。
蚂蚁爬行模型的通用解题步骤同样有章可循。
第一步是选展开方式,根据立体图形的形状和蚂蚁爬行的起点、终点位置,选择合适的展开方法,把立体图形的两个相关表面展开成一个平面。展开时要注意,必须保证起点和终点所在的两个表面能连成一个完整的平面,同时不能改变表面上线段的实际长度。
第二步是定直线段,在展开后的平面图形中,连接起点和终点,这条线段就是立体图形表面上的最短路径在平面上的投影,依据就是平面内两点之间线段最短。
第三步是算长度,以展开后连接起点和终点的线段为斜边,结合立体图形的棱长,构造直角三角形,再利用勾股定理计算出这条斜边的长度,也就是蚂蚁爬行的最短路径长度。
这里的关键是准确展开立体表面,确保展开后的平面图形能真实反映表面上的路径关系。
两类模型的本质差异,决定了“化折为直”和“化曲为直”的不同使用场景。
“化折为直”适用于平面内的折线路径问题,核心是通过轴对称变换消除“折角”,将折线转化为直线;
“化曲为直”则适用于立体图形表面的路径问题,核心是通过展开变换消除“曲面”或“折面”,将立体表面转化为平面。
两者的共同底层逻辑,都是将不规则的路径转化为可利用“两点之间线段最短”这一基本事实的直线路径,再结合对应章节的核心知识(轴对称性质或勾股定理)完成求解。
掌握这两类模型的关键,在于理解变换的本质——无论是轴对称还是表面展开,都是为了创造“两点之间线段最短”的适用条件。
解题时先判断问题类型,再对应使用“化折为直”或“化曲为直”的思路,按固定步骤操作,就能轻松解决初二阶段的最短路径问题。












































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