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唐朝诗人李颀的诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”。诗中隐含着一个有趣的数学问题. 如图1所示,诗中将军在观望烽火之后从山脚下的A点出发,走到河旁边的C点饮马后再到B点宿营.请问怎样走才能使总的路程最短?
解决本问题时,我们可以利用作对称点把图1中折线问题转化成直线问题求解的。(具体解题过程这里不在赘述)
今天的话题是:
下面这道数学题,与“将军饮马”问题有联系吗?
〖题目〗:
在平面内有两点A(2,-3)、B(4,-1),在x轴上有两个动点D(a,0),C(a+3,0),当a取何值时,四边形ABCD的周长最短?
〖分析〗:
当我们拿到这个题目时,第一印象,会不会感觉这两题之间好像没有什么联系。
当你进一步深入研究,就会发现:它们都是“最短问题”,应该有联系,至少是解题方法上有联系。
根据题意可知,AB、CD的长为定长(不受D点的变化而变化),要求四边形ABCD的周长最短,只需求出当a取何值时AD+BC最短。
为更好的发现AD、BC之间的关系,作平行四边形DCBE如图。此时,不论D在x轴上怎样运动,
DE=BC,至此,问题就转化为在x轴上求一点D,使得AD+DE最短。
好!这实质上就是“将军饮马”问题。
因为BE∥CD,所以点E在直线y=-1上,
又BE=CD=3cm,B(4,-1),故点E 的坐标为(1,-1)。
怎样确定D点的位置呢?
几何方法:作出点E(1,-1)、点A关于x轴的对称点A’,作直线E A’,则直线E A’于x轴的交点就是要求的D点。
点D的坐标求法:A’(2,3),E(1,-1),用待定系数法求出直线E A’的解析式y=4x-5,令y=0,得到x=1.25。
所以,D点坐标为(1.25,0),即a=1.25.
当a=1.25时,四边形ABCD的周长最短。
【感言】: “山不在高,有仙则名,……”,解题不在多,真正掌握方法就行!数学方法一旦形成了思想,它就会在解决许多问题中起作用!
怎样把一个比较“难”的问题,转化为我们比较熟悉的“简单”问题,是学好数学的关键。 |