行测数量关系的几何问题,最短路径问题是一类考查频率高、解题套路固定的题型。无论是平面路径还是立体几何表面路径,其核心原理都可以追溯到“两点之间线段最短”这一基本公理。利用这一基本原理,将复杂的路径问题,通过“对称”或“展开”的方式,“化曲为直”、“化折为直”。本文闪能公考详细讲解最短路径问题有哪些解题技巧。
平面最短路径问题的核心模型是“将军饮马”问题:给定两点和一条直线,求从一点经过直线再到另一点的最短路径。
核心原理:如果A、B两点在直线MN的两侧,直接连接AB,线段与MN的交点即为最优路径点;如果A、B两点在直线MN的同侧,则利用轴对称原理,将其中一点关于直线作对称点,连接对称点与另一点,线段与MN的交点即为所求。
案例1:某同学从A点出发,以5米/秒的速度跑向墙面,接触到墙后再跑到B点(A、B在墙的同侧)。问最少需要多少秒到达B点?
A.30 B.34 C.38 D.42

解析:从A点跑向墙面再跑向B,问最少需要多少秒,速度是不变的,所以就要让路径尽可能的短,根据前面的理论知识,做下图,如图所示:

以墙为对称轴,做B点的对称点C,连接AC交墙面于E点,根据已知条件可得AD=120米,DC=90米,则根据勾股定理可得AC=150米,即最短距离是150米,又已知速度为5米/秒,则时间=150÷5=30(秒),因此,选择A选项。
关键技巧:遇到“经过某条线到达另一点”的最短路径问题,先判断两点在线的同侧还是异侧——异侧直接连线,同侧作对称再连线。
立体几何表面最短路径是另一个高频考点,常见于“蚂蚁爬正方体表面”“壁虎爬长方体表面”等场景。
核心原理:将立体图形沿棱展开成平面图形,将表面路径转化为平面上的线段距离,再运用勾股定理求解。
案例2:一只蚂蚁从正方体顶点A沿表面爬到对角顶点C,正方体边长为a,求最短路程。
解析:将正方体展开成包含A、C两点的平面展开图,连接AC。若展开后A、C的水平距离为2a、垂直距离为a,则最短路程为√(4a²+a²)=√5·a。
案例3:长方体长12cm、宽4cm、高3cm,蚂蚁从A沿表面爬到对角B,求最短路程。
解析:长方体有三种展开方式,需分别计算三种展开图中A、B的直线距离,取最小值。即将不同平面展开到同一平面,连接两点,所得线段还原到立体表面即为最短路径。
进阶变式:壁虎从圆柱外壁A爬到内壁B吃到蚊子,需同时考虑“先竖直再水平”和“侧面展开后连线”两种路径,取较小值。

当题目问“从A到B的最短路径有几条”而非求距离时,需要用标数法。
核心原理:求最短路径时不能走回头路,本质上是分类计数(加法原理)。
操作步骤:①在起点标1;②按照方向顺序,在每个交叉点标出到达该点的最短路径条数;③每个点的标数等于能到达它的所有点的标数之和。
案例4:如图所示,A在左上角,B在右下角,只能向右和向下走,求A到B的最短路径数。

解析:要想A到B的路径最短,只能往右往下走,且不能走回头路。按照标数的步骤,起点标1,之后每一点上的标数等于与其相连的来路两点的标数之和,结果如下:

答案是4条。
应用拓展:标数法还可用于公交换乘、路线规划等排列组合问题。
题目:从甲地到乙地含首尾共有15个公交站,在这些公交站上共有4条公交线路运行。其中,A公交车线路从第1站到第6站,B公交线路为第3站到第10站,C公交线路为第7站到第12站,D公交线路为第10站到第15站。小张要从甲地到乙地,要在这些公交线路中换乘,不在两站之间步行也不往反方向乘坐,每条公交线路只坐一次,则共有多少种不同的换乘方式?
A.72 B.64 C.52 D.48
解析:
第一种:常规解法。
A、B、C、D四条线路有交叉部分,换乘的方式主要有两类。
第一类,A到B到D。A到B可在第3、4、5、6站换乘(4种);B到D可在第10站换乘(1种);总的情况数为4×1=4种。
第二类,A到B到C到D。A到B可在第3、4、5、6站换乘(4种);若B到C在第7、8、9站换乘(3种),则C到D可在第10、11、12站换乘(3种);若B到C在第10站换乘(1种),则C到D可在第11、12站换乘(2种);总的情况数为4×3×3+4×1×2=44种。
分类相加,最终结果为4+44=48种。答案选择D。
第二种:标数模型。
我们利用数形结合的方式,将题干中小张换乘的所有路线用图形表示出来。

题干要求从A到D,换乘且不能往反方向乘坐,求换乘方式。从图中我们不难发现,换乘相当于从左到右、从上向下走,且不能反方向乘车。也就是要按一定方向从一点到另外一点,求路径数,因此我们这道题我们可以利用标数模型快速求解,解法如下:

答案选择D。
1. 区分“求距离”与“求路径数”:求最短距离用几何方法(对称/展开),求最短路径数用标数法。
2. 立体展开要考虑多种方式:长方体展开有3种方式,需分别计算取最小值。
3. 最短路径的内在要求:即使题目未规定方向,最短路径也要求不能往回走。
4. 注意“表面”与“内部”的区别:蚂蚁在表面爬行需展开;若在内部空间中飞行,直接连线段即可。
以上是闪能讲解的最短路径问题有哪些解题技巧,最短路径问题的本质就是利用“两点之间线段最短”这一公理,通过对称法解决平面“折线”问题,通过展开法解决立体“表面”问题,通过标数法解决网格“计数”问题。备考时,建议考生重点理解这三种技巧的适用场景和转化思路,而非死记硬背公式。