基础知识·预习
问题1 求线段和的最小值问题,常用的依据是什么?
问题2 结合实例说一说解决“牧民饮马问题及其拓展”与“造桥选址问题”的方法与原理。
问题1 求线段和的最小值问题,常用的依据是什么?
问题2 结合实例说一说解决“牧民饮马问题及其拓展”与“造桥选址问题”的方法与原理。
答案
解:
问题1:求线段和的最小值问题常用的依据为:
① 两点之间,线段最短;
② 连接直线外一点与直线上各点的所有线段中,垂线段最短。
问题2:
1. 牧民饮马问题及其拓展
实例:牧民从点A出发,到笔直的河岸l饮马后前往河岸同侧的点B,求河岸上的饮马位置,使得总行走路程最短。
方法:作点A关于直线l的对称点A',连接A'B,与直线l的交点即为所求的饮马位置。
原理:根据轴对称的性质,直线l上任意一点P满足PA=PA',因此总路程PA+PB=PA'+PB,依据“两点之间,线段最短”,线段A'B的长度就是PA'+PB的最小值,对应交点即为满足总路程最短的点。
拓展:若点A、B在直线l的异侧,直接连接AB,AB与直线l的交点即为所求点,直接由两点之间线段最短即可得到最短路径。
2. 造桥选址问题
实例:A、B两地在互相平行的河两岸,要求建造的桥与河岸垂直,求桥的选址,使得从A到B的总路径最短。
方法:过点A作河岸的垂线,在垂线上截取AA'等于河的宽度,连接A'B,A'B与靠近B的河岸交于点N,过点N作河岸的垂线,交另一河岸于点M,则MN就是所求的桥的位置。
原理:由作图可知AA'与MN平行且长度相等,因此AM=A'N,总路径长度AM+MN+NB = A'N + NB + MN,其中MN的长度为固定的河宽,依据“两点之间,线段最短”,线段A'B的长度就是A'N+NB的最小值,因此该位置对应的总路径就是最短路径。
问题1:求线段和的最小值问题常用的依据为:
① 两点之间,线段最短;
② 连接直线外一点与直线上各点的所有线段中,垂线段最短。
问题2:
1. 牧民饮马问题及其拓展
实例:牧民从点A出发,到笔直的河岸l饮马后前往河岸同侧的点B,求河岸上的饮马位置,使得总行走路程最短。
方法:作点A关于直线l的对称点A',连接A'B,与直线l的交点即为所求的饮马位置。
原理:根据轴对称的性质,直线l上任意一点P满足PA=PA',因此总路程PA+PB=PA'+PB,依据“两点之间,线段最短”,线段A'B的长度就是PA'+PB的最小值,对应交点即为满足总路程最短的点。
拓展:若点A、B在直线l的异侧,直接连接AB,AB与直线l的交点即为所求点,直接由两点之间线段最短即可得到最短路径。
2. 造桥选址问题
实例:A、B两地在互相平行的河两岸,要求建造的桥与河岸垂直,求桥的选址,使得从A到B的总路径最短。
方法:过点A作河岸的垂线,在垂线上截取AA'等于河的宽度,连接A'B,A'B与靠近B的河岸交于点N,过点N作河岸的垂线,交另一河岸于点M,则MN就是所求的桥的位置。
原理:由作图可知AA'与MN平行且长度相等,因此AM=A'N,总路径长度AM+MN+NB = A'N + NB + MN,其中MN的长度为固定的河宽,依据“两点之间,线段最短”,线段A'B的长度就是A'N+NB的最小值,因此该位置对应的总路径就是最短路径。
【典型例题1】如图,为了做好交通安全工作,某交警执勤小队从点A出发,先到公路$l_1$上设卡检查,再到公路$l_2$上设卡检查,最后到点B处执行任务,他们应如何走才能使总路程最短?
【解】(1)如图,作点A关于直线$l_1$的对称点$A'$;
(2)作点B关于直线$l_2$的对称点$B'$;
(3)连接$A'B'$,分别交直线$l_1,l_2$于点C,D,连接AC,BD。
所以他们按折线段AC—CD—DB的路线所走的总路程最短。
【解】(1)如图,作点A关于直线$l_1$的对称点$A'$;
(2)作点B关于直线$l_2$的对称点$B'$;
(3)连接$A'B'$,分别交直线$l_1,l_2$于点C,D,连接AC,BD。
所以他们按折线段AC—CD—DB的路线所走的总路程最短。
答案
解:
(1) 作点A关于直线$l_1$的对称点$A'$;
(2) 作点B关于直线$l_2$的对称点$B'$;
(3) 连接$A'B'$,分别交直线$l_1$、$l_2$于点C、D,连接AC、BD。
则他们按折线段$AC-CD-DB$的路线行走,总路程最短。
(1) 作点A关于直线$l_1$的对称点$A'$;
(2) 作点B关于直线$l_2$的对称点$B'$;
(3) 连接$A'B'$,分别交直线$l_1$、$l_2$于点C、D,连接AC、BD。
则他们按折线段$AC-CD-DB$的路线行走,总路程最短。
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