初中生應該知道的數學模型,利用軸對稱解決最短路徑問題

2020-12-04 走進數學課堂

在初中數學的學習中,有不少經典的數學模型需要熟練掌握。利用軸對稱解決簡單的最短路徑問題就是其中一個重要的數學模型,按照教學大綱要求,每個初中生都必須掌握。下面就分享這個模型常考的題型及解題思路。

在最短路徑模型中,「兩點一線」的最短路徑問題是最基礎的問題。例如:相傳,古希臘亞歷山大裡亞城裡有一位久負盛名的學者,名叫海倫。有一天,一位將軍專程拜訪海倫,求教一個百思不得其解的問題: 如圖,A為馬廄,B為帳篷.某一天牧馬人要從馬廄A出發,牽出馬到一條筆直的河邊l 飲馬,然後蹚水過河,回到對岸的帳篷B。牧馬人到河邊什麼地方飲馬,可使馬所走的路線全程最短?

如果我們稍加思考,不難想到一個新問題:牧馬人覺得蹚水過河很不方便,決定將帳篷B搬到河的另一側即與馬廄A 位於河的同側.如圖,牧馬人從圖中的A 地出發,到一條筆直的河邊l 飲馬,然後回到B地.到河邊什麼地方飲馬,可使馬所走的路線全程最短?

初中階段,另一類比較常見的最短路徑問題就是「一點兩線型」的最短周長問題。例如: 如圖,有一條河流和一塊草地,馬廄A建在河流和草地所成的∠MON內部.牧馬人某一天要從A牽出馬,先到筆直的草地邊牧馬,再到筆直的河邊飲馬,然後回到馬廄A;請你幫他確定馬這一天行走的最短路線。

初中階段,最難的就是「兩點兩線型」的最短路徑問題。例如:如圖,A為馬廄,B為帳篷,牧馬人某一天要從馬廄A牽出馬,先到草地邊MN的某一處牧馬,再到河邊l飲馬,然後回到帳篷B.請你幫他確定馬這一天行走的最短路線。

總結:利用軸對稱知識解決最短路徑問題,主要依據「兩點之間線段最短」和「垂線段最短」;運用軸對稱的知識將「不在同一條直線上的兩條線段」轉化到「同一條直線上」,然後用「兩點之間線段最短」解決問題。

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