Впервые для анализа акустического эффекта Доплера применен известный в геометрической оптике вариационный принцип Ферма. На его основе получены точные и физически наглядные аналитические решения для формулы Доплера в наиболее общем случае распространения звука в трехмерно-неоднородной движущейся среде.