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TUhjnbcbe - 2023/8/31 19:16:00

唐朝诗人李欣的诗《古从军行》开头两句“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河”,记录了一位将军在观望烽火之后,从山脚下出发,走到河边饮马后,再回到宿营的活动过程。

自然而然,我们会想到这样一个实际问题:饮马点该选在何处才能使得总航程最短。

实际上在古希腊也有这样的经典问题:传说亚历山大城有一位精通数学和物理的学者,名叫海伦,一天,一位罗马将军专程去拜访他,向他请教一个百思不得其解的问题。将军每天从军营A出发,先到河边饮(yìn)马,然后再去河岸同侧的B地开会,应该怎样走才能使路程最短?从此,这个被称为将军饮马的问题广泛流传。

精通数理的海伦稍加思索,便做了完善的回答。从此以后,这个被称为“将军饮马”的问题便流传至。

这个问题的解决并不难,抽象为数学模型:直线l同侧有两个定点A、B,请在直线l上找一点C,使AC+BC最小。

假设点A、B在直线l的异侧就好了,这样我们就可以利用两点之间线段最短,找到点C的位置了。即连接AB交直线l于点C。

将军饮马问题的最基础模型探究:

因此,我们可以找点A关于直线l的对称点,连接A’B交直线l于点C,点C即为所求!

如果将军在河边的另外任一点C饮马,所走的路程就是AC+CB,但是AC+CB=AC+CBAB=AC+CB=AC+CB。故在点C处饮马,路程最短。

理论根源:①两点之间,线段最短;②直线外一点与直线上各点所连线段中,垂线段最短。

转化方法:轴对称变换、平移变换、旋转变换、构造全等三角形或相似三角形。

类型1、两定一动型:

问题:在直线l上找一个动点P,使动点P到两定点A与B的距离之和最小,即PA+PB最小.

类型2、两动一定型:

问题:在∠MON的内部有一点A,在OM上找一点B,在ON上找一点C,使得△BAC的周长最小.

类型3、两定两动型(造桥选址):

问题:已知,A,B是两个定点,在定直线L上找两个动点M与N,且MN长度等于定长d(动点M位于动点N左侧),使AM+NM+NB的值最小.

类型4、垂线段最短型:

问题:在∠NOM的内部有一点A,在OM上找一点B,在ON上找一点C,使得AB+BC最短.

将军饮马最值问题的基本解题思路:首先是模型识别,看是否满足将军饮马模型的特征,动点在定直线上运动,求定点与动点之间距离之和的最值,一般是和的最小值,有时也会涉及差的最大值;

其次是辅助线的构造,一般是做其中一定点关于动点所在直线的对称点,连接对称点和另外一定点,连线的与动点所在直线的交点即为最小值点;

确定最小值点后,解答题还需要证明,一般都是利用两点之间线段最短,也可用三角形三边关系进行分析和证明;

最后就是计算了,计算线段长度的时候,一般需要构造直角三角形,利用勾股定理来进行计算。

将军饮马问题的核心思想是“化折为直”,由“将军饮马”基础模型拓展的变式模型还有许多,主要是考查轴对称这一关键知识点,通过构造几何图形的辅助线来化“折”为“直”,再结合题意,求最优解。

化折为直的方法有轴对称,平移,构造子母相似三角形,三角函数转换等等,将军饮马问题大都采用的是轴对称来实现“折化直”的目标。

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