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蚂蚁怎样走最近?

一只小虫在一根木桩上休息,此时它看见木桩下有一些青草,很想吃,但又不想绕远路,同学们,你们帮帮它,算算怎样走最近呢?

为了帮同学们解决“小虫吃草”的问题,我们来想想解决空间几何体表面的最短距离问题的策略是转化,将所研究的几何体展开得到平面图形,再根据两点之间线段最短,运用勾股定理求平面上的最短距离。

来看看我们经典题目:

1、如图,一个圆柱体的高是 5 cm,底面周长是 24 cm,在圆柱体的下底面 A处有一只蚂蚁,上底面 B处有一只被粘住的蜘蛛。蚂蚁想吃蜘蛛,需从点 A处出发,沿着圆柱的侧面爬到点 B处,问蚂蚁爬行的最短线路有多长?

分析:(圆柱的展开图,主要是侧面展开图,是一个矩形,展开时应从路线出发点沿母线剪开。

我们把这个圆柱体的侧面沿着线段 AC剪开、摊平,得到如图所示的矩形, AB即为所求的最短线段。

RtACB中,用勾股定理求得 AB

解:将圆柱的侧面沿 AC剪开摊平,如图所示。

连结 AB

RtACB中,用勾股定理,得

AB= 13 cm

答:蚂蚁爬行的最短距离是 13 cm

现在我们把圆柱体变成四棱柱,如果只是算算同一平面上的两点之间的距离比较容易。若计算不同平面上的两点之间的距离,就变成了两个平面之间的问题,必须将它们转化到同一个平面内,即把四棱柱设法展开成一个平面图形,再构造直角三角形利用勾股定理解决问题。

2、如图,长方体的长为 15,宽为 10,高为 20,点 B到点 C的距离为 5一只蚂蚁如果要沿着长方体的表面从点 A爬行到点 B,需要爬行的最短距离是多少?

分析:由于蚂蚁沿长方体的表面爬行,故应先把长方体展开成平面图形,再求两点之间的距离。

解:情况一、连接 AB,如图 1

情况二、连接 AB,如图 2

情况三、连接 AB,如图 3

925> 725> 625,

AB= 25 cm.

所以蚂蚁需要爬行的最短距离是 25 cm.

变式练习:

有一个三级台阶,它每一级的长、宽、高分别为 55106. AB是这个台阶的两个相对的端点,点 A处有一只蚂蚁,想到点 B处去。请你想一想,蚂蚁从点 A出发,沿着台阶面爬到点 B,最短路程是多少?

解:展开后由题意得:∠ C= 90°, AC= 3× 10+ 3× 6= 48

BC= 55

由勾股定理得: AB= 73.