今天偶然讀到陶淵明的「歸去來兮辭」:「歸去來兮,田園將蕪胡不歸,既自以心為形役,奚惆悵而獨悲?」
「胡不歸」?對了,這就是我們今天要分享的一個模型,我們語文上的「胡不歸」,給人的感覺惆悵而悲傷。數學上可也有個「胡不歸」,它流傳的故事也是個悲傷的故事,同時它也是個古老的數學難題。
故事如下:傳說身在異鄉的小夥子,突聞父親病危,小夥子要趕回家看望父親,回家有好幾條路可選,一條從現在的住處直接直線回家,一條走驛道再折線回家,驛道靠小夥子家那一邊全是砂石地帶。
小夥子估計也知道兩點之間線段最短的這個常識。選擇了直接從砂石地帶直線回家。可惜他忽略了速度問題。導致到家之後,沒能見著父親最後一面。聽到旁人告訴他,父親在彌留之際,不斷念叨:「胡不歸,胡不歸?」
真是個悲傷而又無奈的故事。倘若,小夥子能夠知道怎麼走才能在最短的時間內回到家,那也不至於太過遺憾。
由此而衍生出來就是我們古老的數學難題「胡不歸」問題。胡不歸問題風靡千年,後來到了十七世紀中葉,才由法國著名科學家費爾馬解開了神秘面紗.
模型
其實,抽象出這個故事裡的問題,我們會得到一個模型,就如下圖所示:
小夥子從A點出發,要抵達目的地B點,也就是要在AC上取一動點,D,使得時間最短。就需要考慮速度問題。
要求DE+BD最小,這個就好辦了。D是動點,E也是動點,就變成了一定兩動模型求線段和最小模型了。B點在AC,AM的同側,根據垂線公理,直接過B點作BE1⊥AM交AM於E1點就好了。
這過程還真稍微有點複雜。同學們還是得好好琢磨琢磨的,學會它解題的轉化等思想。當然,重要的還是會將這種模型運用到實際解題過程中去。
總結一下,這種模型,即BD+K ·AD模型,碰到這種模型,要想到三角函數,直角邊和斜邊的關係等。將K化1,轉化成BD+AD這種模型。
歸納一下運用胡不歸的解題套路:分三步
化成模型DB+K ·AD(K<1)。在AD的一側,在BD的異側,構造α,使得sin α=k,得到一條射線AM,以動點所在的線段為斜邊。過B點作垂直於AM的垂線即可。
有了上面的模型,我們來看到例題吧。看看怎麼運用胡不歸模型
例題
如圖,P為正方形ABCCD對角線BD上一動點,若AB=2,則AP+BP+CP的最小值為是多少?
分析一下:求AP+BP+CP最小?一提到最小,會想到將軍飲馬模型,但是,這一題,將軍飲馬模型不好使了。P是動點,要求的三條線段的最小值,和A,B,C三個定點有關。
三定一動模型?這個可沒碰到過,咋辦?別著急,仔細看一下題目。ABCD是正方形,P在對角線BD上,那麼AP和PC是相等的。要求AP+PC+BP最小,其實就是求2AP+BP最小了。看看,有係數了。可以轉化成我們的的胡不歸模型啦。
來個三步解題:
圖畫完了,最終其實就是,要把AS的長度求出來,然後乘以2就可以。
嘿嘿,倘若你是個高中生,那這個AS長度,運用三角函數sin75°,很容易就能得出結果。但是你是個初中生,就得老老實實的按照初中學的幾個特殊的三角函數值來求結果了。
此題可看到一個三角形上的兩條高了,就要想到等面積法哦。等面積法特別容易被人遺忘,同學們要經常回憶回憶。
過程如下
好了,胡不歸模型解題過程就是這樣的三步法。來道練習看看掌握了沒有。
練習(舉一反三)
掌握了胡不歸模型的解法,這道題目也不難的呢。同學們在碰到胡不歸模型的題目時,要多做總結,多練練,掌握了解題方法,碰到這種題就不用怕了。
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