马征光
摘要:解决平面几何问题时,经常会遇到求线段之和最小值的问题。如果没有思路,学生常常会觉得无从下手,将军饮马问题形象直观易于理解,我们把这个问题作为基础知识,类比到其他较复杂图形中,找到解题思路,解决一类题目,不同的情境图形,归结到同一个思路,达到了殊"图"同"归"的效果。
关键词:将军饮马;轴对称;线段之和最短
中图分类号:G633.6 文献标识码:B 文章编号:1006-5962(2013)05-0327-02
早在古罗马时代,传说亚历山大城有一位精通数学的学者海伦,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.将军每天从山峰A出发,先到河边饮马,然后再去河岸同侧的营地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。
这个问题的解决并不难
如图所示,从A出发向河岸引垂线,垂足为D,在AD的延长线上,
取A关于河岸的对称点A',连结A'B,与河岸线相交于C,则C点就是饮马的地方,将军只要从A出发,沿直线走到C,饮马之后,再由C沿直线走到B,所走的路程就是最短的.如果将军在河边的另外任一点C'饮马,所走的路程就是AC'+C'B,但是,AC'+C'B=A'C'+C'B>A'B=A'C+CB=AC+CB.
可见,在C点外任何一点C'饮马,所走的路程都要远一些。
以将军饮马图形为基本图形,我们可以解决很多复杂的图形问题。
1 在三角形里
例、如图2所示,等边△ABC的边长为6,AD是BC边上的中线,M是AD上的动点,E是AC边上一点.若AE=2,EM+CM的最小值为
分析:要求线段和最小值,关键是利用轴对称思想,对比将军饮马问题,此题的线段AD相当于河流,点C,E相当于山峰A与营地B,根据等边三角形关于中线的对称性,利用将军饮马思路此题迎刃而解。
解:因为等边△ABC的边长为6,AD是BC边上的中线,所以点C与点B关于AD对称,连接BE交AD于点M,这就是EM+CM最小时的位置,如图所示,因为CM=BM,所以EM+CM=BE,过点E作EF⊥BC,垂足为F,因为AE=2,AC=6,所以EC=4,在直角三角形EFC中,因为EC=4, ∠ECF=60°,∠FEC=30°,所以FC=2,EF=
2 在四边形里
2.1 在正方形中。
例.如图,正方形ABCD,AB边上有一点E,AE=3,EB=1,在AC上有一点P,使EP+BP为最短.求:最短距离EP+BP.
分析:对比将军饮马问题,此题的线段AC相当于河流,点B,E相当于山峰A与营地B, 根据正方形沿对角线的对称性,利用将军饮马思路此题迎刃而解。
2.2 在菱形中。
例 如图5菱形ABCD中,AB=2,∠BAD=60°,E是AB的中点,P是对角线AC上的一个动点,则PE+PB的最小值为 。
分析:对比将军饮马问题,此题的线段AC相当于河流,点B,E相当于山峰A与营地B, 根据菱形沿对角线的对称性,利用将军饮马思路,此题迎刃而解。
解:如图5所示,因为点B关于直线AC的对称点为D,连接DE,交AC于点P,此时PE+PB和最小,为线段ED.因为四边形ABCD是菱形,且∠BAD=60°,所以三角形ABD是等边三角形.因为E是AB的中