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我们来分析这个几何最值问题。已知等腰三角形ABC,底边BC等于4,M是AB上的动点,N是AC上的动点,且BM等于AN。我们需要求MN的最小值。为了便于分析,建立坐标系,以BC的中点为原点,设A点坐标为(0,h),B点为(-2,0),C点为(2,0)。
现在我们构造关键的全等三角形。作三角形ACD全等于三角形ABC。构造方法是:AC为公共边,角CAD等于角CAB,AD等于AB。由于原三角形ABC是等腰三角形,AB等于AC,所以AD也等于AC。根据边角边定理,三角形ACD全等于三角形ABC。这个构造为后续的问题转化奠定了基础。
现在我们引入关键的辅助点P。在线段CD上取点P,使得CP等于BM,也等于AN。这样我们就建立了三个线段长度相等的关系:BM等于AN等于CP。当M和N在各自的边上移动时,P点也会在CD上相应移动,始终保持这个等量关系。这个构造是解决最值问题的关键步骤。
现在我们进行关键的几何变换分析。我们要证明三角形ABN全等于三角形ACP。首先,AB等于AC,这是等腰三角形的性质。其次,AN等于CP,这是我们的构造条件。第三,角BAN等于角CAP,这可以通过角度关系得出。根据边角边定理,三角形ABN全等于三角形ACP。由此可得BN等于AP,且对应角相等。这个全等关系为后续的最值分析提供了理论基础。
现在我们完成最值问题的转化和计算。利用前面建立的全等关系,当M、N、P三点共线时,MN加NP等于MP,此时达到最小值。MP的最小值等于点M到直线CD的最短距离的两倍。由于等腰三角形ABC的底边BC等于4,高为3,通过几何计算可得MP的最小值为4。因此MN的最小值等于MP最小值的一半,即2。这就是我们要求的答案。