相传,古希腊亚历山大里亚城里的一位将军专程拜访海伦,求教一个百思不得其解的问题:从河的一侧A地出发,到一条笔直的河边饮马,然后到B地;到河边什么地方饮马可使他所走的路线全程最短?精通数学、物理学的海伦稍加思索,利用轴对称的知识回答了这个问题,这个问题后来被称为“将军饮马问题”。
在轴对称这章,利用“将军饮马问题模型”解决实际问题是比较常考的一个知识点,所以在学习过程中要注意这四个题型。
根据已知条件:定点C、F在动点所在直线的同一侧。不难看出这是将军饮马问题模型的基础题型,我们只需把动点所在的直线BD看作是河,再找定点C或者F的对称点。由于在图中,根据正方形的性质不难看出C点的对称点即为A点,连接AE即可找到动点P,这样也就把PF+PC的最小值转化为AF。
当动点在立体图形上,需要把立体图形展开转化为平面图形。沿过A的圆柱的高剪开,得出矩形EFGH,过C作CQ⊥EF于点Q,过A找关于EH的对称点A′,连接AC′交EH于点P,再连接AP,这样AP+PC就是蚂蚁所走的最短距离。
由于线段CD的长度是定值,所以三角形PCD的周长最小也就是PC+PD的值最小。由一次函数y=-2x+4的图像与x轴、y轴分别交于点A、B,可得两点的坐标,然后由中点定义可求出C、D点的坐标;再求出C点关于y轴的对称点C′的坐标,再用待定系数法求直线C′D的解析式,再求直线与y轴的交点坐标P。
作点P关于OA、OB的对称点P′、P″;连接P′P″,分别交OA、OB于点E、F,这样就确定了动点的位置。这题涉及多个动点,是这个数学模型中最复杂的一类题型,建议各位小伙伴量力而行。