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8年级人教版上册数学 课题学习 最短路径问题 第2课时 逐字稿-2,354字

  师:同学们,今天我们一起来学习最短路径。如图,a和b两地在一条河的两岸,现要在河上造一座桥MN,桥造在何处才能使从a到b的路径AMNB最短呢?假定河的两岸是平行的,且桥要与河垂直。

  我们先把它抽象成数学问题。AB两点分布在两条平行直线的两侧,MN垂直于这两条平行直线,垂足分别为M、N。当MN在何处时,线段AM、MN、BN的和最小呢?

  在解决这个问题之前,我们先来回顾一下前面遇到过的最短路径问题。

  如图,点a、b分别是直线l两侧的两个点,如何在l上找到一个点,使得这个点到点a、点b的距离之和最短呢?我们知道只要连接AB,与l的交点c即为所求点,理由是两点之间线段最短。那造桥问题和这个问题之间有什么共同点和不同点呢?

  我们发现它们的共同点是a、b两点都位于公路或者河的两侧,要找点使得路径最短。而不同点是,图一中,AB两点分布在一条直线的两侧;图2中,AB两点分布在两条直线的两侧。当AB分布在一条直线的两侧时,我们直接连接AB,它与直线l的交点即为所求点。

  那当a、b两点位于两条直线的两侧时,该如何解决呢?如图,假定任选位置造桥MN,连接AM、BN,从a到b的路径是AM + MN + BN,那么怎样确定什么情况下最短呢?我们能否把图2中的两条直线合并成一条直线,这样就可以把图2转化成图一来解决呢?如何转化呢?因为MN垂直于河岸,且河宽为定值,所以我们可以想象将河的一条河岸平移到与另一条河岸重合,点a随之一起平移。这样就可以把图2转化成我们熟悉的图一来解决。

  将a沿着垂直于L1的方向平移到A1,使AA1等于河宽。连接A1B,交L2于n,做Nm垂直于L1于m。连接AM、BN,此时路径AM + BN + MN是最短的,那你会证明吗?

  我们任取与MN不同的桥M1N1,连接AM1、BN1、A1N1。由平移性质可知,AM = A1N,AA1 = MN = M1N1,AM1 = A1N1。

  则AM + MN + BN可以转化为AA1 + A1B,而AM1 + M1N1 + BN1可以转化为AA1 + A1N1 + BN1。在三角形A1N1B中,A1N1 + BN1 > A1B。因此AM1 + M1N1 + BN1 > AM + MN + BN,所以MN为所求的桥。

  在解决造桥问题时,我们先把它抽象为数学问题。看到这个图形,联想到曾经做过的,在一条直线l的两侧有AB两点,在l上找点c,使AC + BC最短。因此我们想到用平移的知识将两条直线转化成一条直线,然后利用两点之间线段最短来解决,从而解决了这个实际问题。

  好,同学们,请你利用刚才所学知识来完成例一。某大学建立分校,本部与分校隔着两条平行的小河。如图,a为校本部大门,b为分校大门。为了方便人员来往,要在两条小河上各建一座桥,桥面垂直于河岸。为使AB两点间来往路段最短,试在图中画出符合条件的路径,并标明桥的位置。

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