[从课本习题引发的造桥选址问题]

  九年义务教材七年级下册P31中习题:如图(1),A和B两地在一条河的两岸,现要在河上造一座桥MN,造桥在何处才能使从A到B的路径AMNB最短?(假定河的两岸是平行的直线,桥要与河岸垂直)
  
  解析:此题实是利用平移将问题转化为如图(2)的简单问题:“在河a(直线)两侧有点A、B,在河上架设一桥C,使AC+BC最短。”即在图(3)中将点B向上平移河的宽度至B ,此时有宽度的河变成了一条直线,连接AB ,交河上沿于点C,将C往下平移至河下沿于点D,则CD为所求的桥的位置。若在河的其他位置造桥如EF,易知四边形CDBB 、EFBB 均为平行四边形,FB=EB ,DB=CB ,显然AE+EB >AB 即AC+CD+DB<AE+EF+FB。
  体会:通过平移将有宽度的河面转化为一直线,这样在河上造桥问题也就转化为在直线上找点的问题了,(也可将河的上沿往下平移,即将点A往下平移河的宽度)由“两点之间线段最短”可知两直线的交点就是该点的位置。
  由此题引发如下三个问题:
  问题1、如图(4)在AB之间有两条河,则两条河上的桥分别建在何处才使A到B的路程长最短?
  解析:由原题的转化特点进行类比联想:设法将两条河都转化为没有宽度的的直线,即将A向下平移河1的宽度至A ,将B向上平移河2的宽度至B ,连接A B ,交河1下沿于C,交河2上沿于E,再作CD垂直河1上沿于D,作EF垂直河2下沿于F,CD、EF便是所求的两座桥。
  问题2、若一“L”字形的河,如图(5),河左侧有一村庄A,河下侧有一村庄B,在河面上建两座桥,使从A经过桥1,再经过I区,再由桥2到B处,使此路程长最短。
  解析:关键仍然是将有宽度的河转化为没有宽度的线,即将A点向右平移河的宽度至A ,将B点向上平移河的宽度至B ,连接A B ,交CD于M,交DH于L,将M向左平移至N,将L向下平移至K,则线段MN、LK为所求的桥。
  
  问题3、河岸l同侧的两个居民小区A、B到河岸的离分别为a米、b米(即图(6)中所示AA′=a米,BB′=b米),A′B′=c米。现欲在河岸边建一个长度为s米的绿化带CD(宽度不计),使C到小区A的距离与D到小区B的距离之和最小。(1)在图中画出绿化带的位置,并写出画图过程;(2)求AC+BD的最小值。
  
  解析:由此题容易联想熟知的“将军饮马问题”,也就是,如图(7)在DE上找点F,使AF+BF最小。通过作A关于DE的对称点C,从而将问题转化为在“DE上找一点F,使它到DE异侧的B、C距离和最小”。显然点F为BC与DE交点。但是此题却要找两个点C、D,且CD=s,使AC+BD最小。由上述平移问题可知:将B点向左水平移动S距离至B′如图(8),这样问题就转化为图(7)的“将军饮马”问题了,按照图(7)中的作法,首先找到点C,再向右移动s距离找到点D,连接AC、BD,这样便满足AC+BD最小,即为 (证明略),这样,“在L上找线段CD”问题即转化为在L上找一个点的问题。
  
  注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

推荐访问:造桥 选址 习题 课本