一道中考试题答案引发的对最短路径问题的再探究

来源 :中学数学杂志(初中版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:heavenlast
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  在初中数学中,我们研究过“两点的所有连线中,线段最短”“连接直线外一点与直线上各点的所有线段中,垂线段最短”等问题,我们称它们为最短路径问题.1 一道中考试题答案引发的问题
  笔者发现,近年来的各地数学中考试题答案中,基本上是利用以上两个问题之一进行解答,例如下面这道中考题及答案:图1(2016年莱芜中考17题)在Rt△ABC中,∠ABC=90°,AB=4,BC=2.如图1,将直角顶点B放在原点,点A放在y轴正半轴上,当点B在x轴上向右移动时,点A也随之在y轴上向下移动,当点A到达原点时,点B停止移动,在移动过程中,点C到原点的最大距離为 .图2
  解 如图2,取A1B1的中点E,连接OE,C1E,当O,E,C1在一条直线上时,点C到原点的距离最大,在Rt△A1OB1中,因为A1B1=AB=4,点OE为斜边中线,所以OE=B1E=12A1B1=2,
  又因为B1C1=BC=2,所以C1E=B1C12 B1E2=22,
  所以点C到原点的最大距离为:OE C1E=2 22,故答案为:2 22.
  在实际教学过程中,学生对答案中“点C到原点的最大距离为:OE C1E=2 22”提出为什么?2 利用“三角形三边关系”对问题进行解答
  为此,笔者首先利用几何画板进行了演示,在演示的过程中,我们发现,Rt△ABC在移动的过程中主要存在以下图3、图4两种位置,前者是一般情况,后者是特殊情况,而答案恰好选择了特殊情况,所以学生们想不明白.
  通过以上的分析,笔者认为,对于一般情况,借助“三角形的三边关系”,得到OC  两点之间线段最短是一个公理.又名线段公理.人教版教材七年级上册第四章直线、射线、线段、角的4.2直线、射线、线段中是这样学习的:如图5,从A地到B地有四条道路,除它们外能否再修一条从A地到B地的最短道路?如果能,请你联系以前所学的知识,在图上画出最短路线,经过比较,我们可以得到一个关于线段的基
  本事实:两点的所有连线中,线段最短.简单说成:两点之间,线线段最短.
  “三角形三边关系”是在人教版教材八年级上册第十一章三角形第一节11.1.1三角形的边中学习的:下面探究三角形三边之间的大小关系.
  任意画一个△ABC,从点B出发,沿三角形的边到点C,有几条线
  路可以选择?各条线路的长有什么关系?能证明你的结论吗?
  对于任意一个△ABC,如果把其中任意两个顶点(例如B,C)看成定
  点,由“两点之间,线段最短”可得:AB AC>BC.
  同理有AC BC>AB,AB BC>AC.一般地,我们有三角形两边的和大于第三边.由不等式②③移项可得BC>AB-AC,BC>AC-AB.这就是说,三角形两边的差小于第三边.
  “三角形三边的关系”为“两点之间线段最短”的引申内容,二者具有因果的关系,所以笔者认为最短路径问题完全可以利用“三角形三边的关系”进行解答.4 “三角形三边的关系”解决最短路径问题再探究
  4.1 三角形三边关系与圆相结合
  图6如图6,Rt△ABC中,AB⊥BC,AB=6,BC=4,P是△ABC内部的一个动点,且满足∠PAB=∠PBC,则线段CP长的最小值为( ).
  A.32 B.2 C.81313D.121313
  解 因为∠ABC=90°,所以∠ABP ∠PBC=90°,
  因为∠PAB=∠PBC,所以∠BAP ∠ABP=90°,所以∠APB=90°,
  所以点P在以AB为直径的⊙O上,
  在Rt△BCO中,因为∠OBC=90°,BC=4,OB=3,
  所以OC=B02 BC2=5,如图7,对于一般情况,借助“三角形的三边关系”,得到OC-OP  4.2 三角形三边关系与菱形相结合图9
  如图9,在边长为4的菱形ABCD中,∠A=60°,M是AD边的中点,点N是AB边上一动点,将△AMN沿MN所在的直线翻折得到△A′MN,连接A′C,则线段A′C长度的最小值是 .
  解 过点M作MF⊥DC于点F,连接MC,因为在边长为4的菱形ABCD中,∠A=60°,M为AD中点,所以MD=2,∠FDM=60°,所以∠FMD=30°,所以FD=12MD=1,所以FM=DM×cos30°=2×32=3,所以MC2=FM2 CF2=3 25=28,
  所以MC=27.如图10,对于一般情况,借助“三角形的三边关系”,得到MC-MA′  图10 图11总之,对于最短路径问题,理解是前提,在教学中,要有整体观,不要被一个方法所限制,而是要引导学生观察、分析、类比、反思,从而提高学习效率.同时,我们还要引导学生“知其然”以及“知其所以然”.
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