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初中数学将军饮马问题
初中数学将军饮马问题几何语言:直线l为河岸,\(A、B\)是直线同侧两个定点;在l上找一点P,使得 \(PA+PB\) 最小。 直接连\(A、B\),线段AB是两点间最短,但这条线段不经过河岸l,所以不能直接用。解决思路:轴对称变换(翻折)翻折的作用:把同侧两点转化为异侧两点,保持线段长度不变。 条件:\(A,B\)在直线l同一侧 目标:\(PA+PB\)最小 做法:翻折其中一点,连线求交点。 条件:\(A,B\)分别在直线l两边 目标:\(PA+PB\)最小 做法:直接连接 AB,AB 与直线交点就是 P,不需要翻折。
一、问题起源
古希腊数学家海伦提出的经典最短路径模型: 一位将军从营地 A出发,先到一条笔直的河边l饮马,再去往军营 B。问:在河边哪个点饮马,能让总路程 \(A→P→B\) 最短?
二、核心原理:两点之间,线段最短
作图步骤
作点A关于直线l的对称点(A')(翻折到河对岸); 连接(A'B),线段(A'B)与直线l交于点P; 这个P点就是饮马点,此时 (PA+PB=PA'+PB=A'B),总距离最小。
为什么\(PA=PA'\)? 轴对称性质:对称轴l上任意一点,到一对对称点距离相等:\(PA=PA'\)。 所以 \(PA+PB = PA'+PB\);根据两点之间线段最短,\(A'\)到B的最短路径就是线段\(A'B\)。