连接三点的总路径中,三点共线时中间点落在另外两点之间的总距离最短;三点不共线时,所有内角都小于120°的三角形,新增斯坦纳点的斯坦纳路径总距离最短。
1、细化核心问题的规律
我们讨论三点之间的最短距离,默认指连接三个点的总路径长度最短,分不同场景有不同结论:三点共线时,只要中间点位于两个外侧点之间,总距离就等于两个外侧点的直线距离,这是共线场景下能达到的最短值,符合两点之间直线最短的基础规律;三点不共线构成三角形时,如果有一个内角大于等于120°,最短总距离就是这个三角形较短两条边的长度和;如果三个内角都小于120°,新增一个到三个顶点的连线夹角都为120°的斯坦纳点后,总路径长度比直接连接三角形的两个边更短,这就是该场景下的最短距离。
2、常规场景三点最短路径绘制方法
先在平面上标注出三个点的准确位置,判断三点是否共线:如果三点确实在同一条直线上,直接沿着三个点所在的直线连接两个外侧端点,就得到了符合要求的最短路径;如果三点不共线,先用量角器测量三角形三个内角的度数,发现任意一个内角大于等于120°,只需要直接连接这个钝角的两个邻边,就完成了最短路径的绘制。
3、特殊三角形最短路径的绘制
如果三个内角都小于120°,我们可以用基础几何方法找斯坦纳点:以三角形任意两条边为边,分别向外作等边三角形,之后连接两个等边三角形的外侧顶点,这条连线和原三角形内部的交点就是斯坦纳点;最后把斯坦纳点分别和原三角形的三个顶点连接,得到的三条线段就是最终的最短路径。
(SanDian)