
1.掌握利用軸對稱解決簡單的最短路徑問題。2.理解圖形的變化在解決最值問題中的作用,感悟轉(zhuǎn)化思想。3.通過對這個實際問題的解決,體會數(shù)學的應用價值。
1.已知兩點A(3,2)和B(1,-2),點P在y軸上且使AP+BP最短,則點P的坐標是( )A.(0, )B.(0, )C.(0,-1)D.(0, )2.在等腰△ABC中,AB=AC,一腰上的中線BD將這個三角形的周長分為15和12兩部分,則這個等腰三角形的底邊長為( )A.7B.7或11C.11D.7或103.已知等腰三角形兩邊長分別為6cm、2cm,則這個三角形的周長是( ?。〢.14cmB.10cmC.14cm或10cmD.12cm4.在平面直角坐標系中,點A、B的坐標分別為( 2,0 ),(4,0),點C的坐標為(m, m)(m為非負數(shù)),則CA+CB的最小值是( )A.6B.C.D.55.已知,如圖,一牧童在A處牧馬,牧童家在B處,A,B兩處距河岸的距離AC,BD的長分別為700米,500米,且CD的距離為500米,天黑前牧童從A點將馬牽到河邊去飲水后,再趕回家,那么牧童最少要走( )米A.1100B.1200C.1300D.1400
1.C 2.B 3.A 4.C 5.C
2、如圖,在灌溉時需要把河AB中的水引到C處,如何挖渠能使渠道最短?
1.如圖,連接A、B兩點的所有連線中,哪條最短?為什么?
②最短,因為兩點之間,線段最短
2.如圖,點P是直線l外一點,點P與該直線l上各點連接的所有線段中,哪條最短?為什么?
PC最短,因為垂線段最短
3.在我們前面的學習中,還有哪些涉及比較線段大小的基本事實?
三角形三邊關系:兩邊之和大于第三邊;
4.如圖,如何做點A關于直線l的對稱點?
“兩點的所有連線中,線段最短”“連接直線外一點與直線上各點的所有線段中,垂線段最短”等的問題,我們稱之為最短路徑問題.現(xiàn)實生活中經(jīng)常涉及到選擇最短路徑問題,本節(jié)將利用數(shù)學知識探究數(shù)學史的著名的“牧馬人飲馬問題”及“造橋選址問題”.
如圖,牧馬人從點A地出發(fā),到一條筆直的河邊l飲馬,然后到B地,牧馬人到河邊的什么地方飲馬,可使所走的路徑最短?
作圖問題:在直線l上求作一點C,使AC+BC最短問題.
問題1 現(xiàn)在假設點A,B分別是直線l異側(cè)的兩個點,如何在l上找到一個點,使得這個點到點A,點B的距離的和最短?
根據(jù)是“兩點之間,線段最短”,可知這個交點即為所求.
連接AB,與直線l相交于一點C.
問題2 如果點A,B分別是直線l同側(cè)的兩個點,又應該如何解決?
想一想: 對于問題2,如何將點B“移”到l 的另一側(cè)B′處,滿足直線l 上的任意一點C,都保持CB 與CB′的長度相等?
利用軸對稱,作出點B關于直線l的對稱點B′.
作法:(1)作點B 關于直線l 的對稱點B′;(2)連接AB′,與直線l 相交于點C. 則點C 即為所求.
問題3 你能用所學的知識證明AC +BC最短嗎?
證明:如圖,在直線l 上任取一點C′(與點C 不重合),連接AC′,BC′,B′C′.由軸對稱的性質(zhì)知, BC =B′C,BC′=B′C′. ∴ AC +BC = AC +B′C = AB′, ∴ AC′+BC′= AC′+B′C′.
在△AB′C′中, AB′<AC′+B′C′, ∴ AC +BC<AC′+BC′. 即 AC +BC 最短.
如圖,A和B兩地在一條河的兩岸,現(xiàn)要在河上造一座橋MN。橋造在何處可使從A到B的路徑AMNB最短(假定河的兩岸是平行的直線,橋要與河垂直)?
1.如圖假定任選位置造橋MN,連接AM和BN,從A到B的路徑是AM+MN+BN,那么怎樣確定什么情況下最短呢?
2.利用線段公理解決問題我們遇到了什么障礙呢?
我們能否在不改變AM+MN+BN的前提下把橋轉(zhuǎn)化到一側(cè)呢?什么圖形變換能幫助我們呢?
3.把橋平移到和A相連.
4.把橋平移到和B相連.
AM+MN+BN長度改變了
把A或B分別向下或上平移一個橋長
那么怎樣確定橋的位置呢?
如圖,平移A到A1,使AA1等于河寬,連接A1B交河岸于N作橋MN,此時路徑AM+MN+BN最短.
理由:另任作橋M1N1,連接AM1,BN1,A1N1.
由平移性質(zhì)可知,AM=A1N,AA1=MN=M1N1,AM1=A1N1.
AM+MN+BN轉(zhuǎn)化為AA1+A1B,而AM1+M1N1+BN1轉(zhuǎn)化為AA1+A1N1+BN1.
在△A1N1B中,由線段公理知A1N1+BN1>A1B.
因此AM1+M1N1+BN1> AM+MN+BN.
證明:由平移的性質(zhì),得 BN∥EM 且BN=EM, MN=CD, BD∥CE, BD=CE,所以A,B兩地的距離:AM+MN+BN=AM+MN+EM=AE+MN,若橋的位置建在CD處,連接AC,CD,DB,CE,則AB兩地的距離為:AC+CD+DB=AC+CD+CE=AC+CE+MN,在△ACE中,∵AC+CE>AE, ∴AC+CE+MN>AE+MN,即AC+CD+DB >AM+MN+BN,所以橋的位置建在MN處,AB兩地的路程最短.
解決最短路徑問題的方法
1.在解決最短路徑問題時,我們通常利用軸對稱、平移等變化把已知問題轉(zhuǎn)化為容易解決的問題,從而作出最短路徑的選擇.
2.當涉及含有固定線段“橋”的方法是構(gòu)造平行四邊形,從而將問題轉(zhuǎn)化為平行四邊形的問題解答.
1.如圖,直線l是一條河,P、Q是兩個村莊.欲在l上的某處修建一個水泵站,向P、Q兩地供水,現(xiàn)有如下四種鋪設方案,圖中實線表示鋪設的管道,則所需要管道最短的是( )
2.如圖,牧童在A處放馬,其家在B處,A、B到河岸的距離分別為AC和BD,且AC=BD,若點A到河岸CD的中點的距離為500米,則牧童從A處把馬牽到河邊飲水再回家,所走的最短距離是 米.
3.如圖,荊州古城河在CC′處直角轉(zhuǎn)彎,河寬相同,從A處到B處,須經(jīng)兩座橋:DD ′,EE ′(橋?qū)挷挥嫞O護城河以及兩座橋都是東西、南北方向的,怎樣架橋可使ADD ′E ′EB的路程最短?
解:作AF⊥CD,且AF=河寬,作BG ⊥CE,且BG=河寬,連接GF,與河岸相交于E ′,D′.作DD′,EE′即為橋.
理由:由作圖法可知,AF//DD′,AF=DD′,則四邊形AFD′D為平行四邊形,于是AD=FD′,同理,BE=GE′,由兩點之間線段最短可知,GF最小.
關鍵是將固定線段“橋”平移,構(gòu)造平行四邊形,將問題轉(zhuǎn)化為平行四形的問題
1.平面直角坐標系xOy中,已知A(-1,0),B(3,0),C(0,-1)三點,D(1,m)是一個動點,當△ACD的周長最小時,則△ABD的面積為( )A.B.C.D.2.A、B是直線l上的兩點,P是直線l上的任意一點,要使PA+PB的值最小,那么點P的位置應在( ?。〢.線段AB上 B.線段AB的延長線上C.線段AB的反向延長線上 D.直線l上3.x是數(shù)軸上任意一點表示的數(shù),若|x﹣3|+|x+2|的值最小,則x的取值范圍是( )A.x≥3B.x≤﹣2C.﹣2≤x≤3D.﹣2<x<34.下列四種說法:①線段AB是點A與點B之間的距離;②射線AB與射線BA表示同一條射線;③兩點確定一條直線;④兩點之間線段最短.其中正確的個數(shù)是 ( )A.1個 B.2個 C.3個 D.4個5.如圖,牧童在A處放牛,其家在B處,A、B到河岸的距離分別為AC和BD,且AC=BD,若點A到河岸CD的中點的距離為500米,則牧童從A處把牛牽到河邊飲水再回家,最短距離是( ?。〢.750米B.1000米C.1500米D.2000米
6.加油站A和商店B在馬路MN的同一側(cè)(如圖),A到MN的距離大于B到MN的距離,AB=7米,一個行人P在馬路MN上行走,問:當P到A的距離與P到B的距離之差最大時,這個差等于( )米A.8B.9C.6D.77.已知∠AOB的大小為α,P是∠AOB內(nèi)部的一個定點,且OP=2,點E、F分別是OA、OB上的動點,若△PEF周長的最小值等于2,則α=( )A.30°B.45°C.60°D.90°8.如圖,∠AOB=30°,內(nèi)有一點P且OP= ,若M、N為邊OA、OB上兩動點,那么△PMN的周長最小為( )A.2 B.6 C.D.10.如圖,在△ABC中,點D、E分別是邊AB、AC的中點,∠B=50°,∠A=26°,將△ABC沿DE折疊,點A的對應點是點A′,則∠AEA′的度數(shù)是( ?。〢.145°B.152°C.158°D.160°
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