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初中数学教材里有两个重要的公理:一个是“两点间线段最短”,另一个是“垂线段最短”.它们对于解决动点问题中的路线最短问题是非常重要的工具.教者应多思考、多归纳,引起足够重视.
1.计算一个动点问题中的路线最短
教材中提出的问题:在一条河l的同侧有张庄A、李庄B,问在河边的什么位置建水泵站,使安装水管的长度和最短?
具体做法:如图,作A关于直线l的对称点A′,连接A′B交l于点P,点P为建水泵站的位置.
理由:连接PA,∵点A、A′关于l对称
∴PA=PA′
又∵PA=PA′
∴PA PB=PA′ PB=A′B,则A′B的长为PA PB和的最小值.
当P在直线l上另一个位置P′都会有P′A′ P′B>A′B(两点之间线段最短).
思考1:已知一点P在∠AOB的内部,在OA,OB边上分别取一点M,N使△PMN的周长最小(将军饮马问题)?
具体做法:如图作P关于OA、OB的对称点P′、P″,连接P′P″分别交OA、OB于M、N,则△PMN的周长最小.
理由:易证△PMN的周长为P′P″的长,由两点之间线段最短可知△PMN的周长最小.
思考2:已知两条线段AC与BD有唯一的公共点M,以A、B、C、D为顶点所构成的多边形中,面积最大时,求该多边形周长的最小值?分两种情况讨论.
①构成三角形时,设AC与BD的夹角为α,AC=a,BD=b,则S=absinα,当α=90°时S最大,即AC⊥BD.
∵C=AB AD BD=AB AD b
∴当AB AD最小时,C最小.
作法:过点A作直线l//BD,作点B关于l的对称点B′,连接DB′交l于A,此时C最小.
理由:∵BD=b,AB=AB′,AB AD=BD′
利用两点间线段最短可知C最小
∵直线l//BD,点B、点B′关于l对称,
∴B′B⊥BD.
在Rt△B′BD中,BB′=2a,B′D==,
∴C最小值为b .
②构成四边形,易证AC⊥BD时,四边形ABCD面积最大.
由①得,AB=AD时,AB AD最小.
CD=CB时,CB CD最小.
BA=BC时,BA BC最小.
DA=DC时,DA DC最小.
∴当AC和BD互相平分时,四边形ABCD周长最小.
又∵AC=a,BD=b,
∴四边形ABCD是边长为
1.计算一个动点问题中的路线最短
教材中提出的问题:在一条河l的同侧有张庄A、李庄B,问在河边的什么位置建水泵站,使安装水管的长度和最短?
具体做法:如图,作A关于直线l的对称点A′,连接A′B交l于点P,点P为建水泵站的位置.
理由:连接PA,∵点A、A′关于l对称
∴PA=PA′
又∵PA=PA′
∴PA PB=PA′ PB=A′B,则A′B的长为PA PB和的最小值.
当P在直线l上另一个位置P′都会有P′A′ P′B>A′B(两点之间线段最短).
思考1:已知一点P在∠AOB的内部,在OA,OB边上分别取一点M,N使△PMN的周长最小(将军饮马问题)?
具体做法:如图作P关于OA、OB的对称点P′、P″,连接P′P″分别交OA、OB于M、N,则△PMN的周长最小.
理由:易证△PMN的周长为P′P″的长,由两点之间线段最短可知△PMN的周长最小.
思考2:已知两条线段AC与BD有唯一的公共点M,以A、B、C、D为顶点所构成的多边形中,面积最大时,求该多边形周长的最小值?分两种情况讨论.
①构成三角形时,设AC与BD的夹角为α,AC=a,BD=b,则S=absinα,当α=90°时S最大,即AC⊥BD.
∵C=AB AD BD=AB AD b
∴当AB AD最小时,C最小.
作法:过点A作直线l//BD,作点B关于l的对称点B′,连接DB′交l于A,此时C最小.
理由:∵BD=b,AB=AB′,AB AD=BD′
利用两点间线段最短可知C最小
∵直线l//BD,点B、点B′关于l对称,
∴B′B⊥BD.
在Rt△B′BD中,BB′=2a,B′D==,
∴C最小值为b .
②构成四边形,易证AC⊥BD时,四边形ABCD面积最大.
由①得,AB=AD时,AB AD最小.
CD=CB时,CB CD最小.
BA=BC时,BA BC最小.
DA=DC时,DA DC最小.
∴当AC和BD互相平分时,四边形ABCD周长最小.
又∵AC=a,BD=b,
∴四边形ABCD是边长为