北京比较专业的白癜风医院 https://wapjbk.39.net/yiyuanzaixian/bjzkbdfyy/ffxbdf/几何模型与最短路径在数学领域,我们常常会遇到各种关于最短路径的问题。其中,“将军饮马”与“遛马模型”就是两种典型的几何模型,它们不仅在数学中有着广泛的应用,还为我们提供了解决实际问题的方法。这两种模型都涉及到在特定条件下寻找最短路径的问题,通过它们,我们可以更好地理解数学中的最短路径问题,并掌握解决这类问题的方法。
?将军饮马问题
该模型通过异性对称和路径优化来解决定点与动点之间的最短路径问题,常利用“两点之间线段最短”的原理将问题转化为对称情况,从而找到最短路径。
在解决“将军饮马”问题时,我们通常面临的是一个定点、定点与动点路径优化的问题。这类问题的图形特征是两定一动,即两个固定点和一个动点。在解决时,我们通常采用的基本策略是将异侧点转化为同侧点,或者将折线路径转化为直线路径,以利用“两点之间线段最短”的原理。
现在,让我们来看一个具体的例子。在矩形ABOC中,顶点A的坐标已知,而我们需要找到一个点E在OC上,使得△ADE的周长最小。这里,我们可以利用“将军饮马”问题的解决方法。首先,作A关于OC的对称点A,然后连接DA和EA,与OC的交点即为E。这样,我们就可以确保△ADE的周长最小。
?将军遛马问题
此问题的模型将涉及多个动点和边界对称,通过特定的几何变换,将复杂的路径问题简化为直线问题,来找到最短路径。
在图示情境中,一位将军骑马从驻地A出发,先引领马匹前往草地OM处吃草,随后再牵马至河边ON处饮水,最后返回驻地A。如何规划将军的行走路径,才能确保其行程最短呢?这种问题的图形特征为一定两动,可通过“将军遛马”或“台球两次碰壁”的模型来解决。
图形特征:一定两动
适用模型:将军遛马(台球两次碰壁)
基本策略:同侧化异侧、折线化直线
基本方法:N个动点N条河,N次对称跑不脱
基本原理:两点之间线段最短
为了找到△PMN周长的最小值,我们可以利用上述原理。
?将军造桥问题
在将军造桥问题中,模型通过平移和翻折技巧,将跨越障碍的问题转化为两点之间的直线路径问题,以达到最短路径的优化。
将军每日需从军营A出发,骑马穿越河流至河对岸的瞭望台B以观测敌情。已知河流宽度为30米,那么在何处修建浮桥,才能使得将军每日的行程距离最短呢?这个问题可以通过“两定两动”的原理来解决,即将一定点沿定长方向平移定长距离,再用将军饮马模型解决问题。
作法:首先,过点A作AA′垂直于直线a,确保AA′等于河宽。接着,连接A′与B,这条连线会与直线b相交于点N。最后,过点N作MN垂直于直线a,交点为M。此时,将军沿着A-M-N-B的路径行走,其行程距离将达到最短。