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将军饮马问题

唐诗《古从军行》开头两句说:“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河.”诗中隐含着一个有趣的数学问题。

诗中将军在观望烽火之后从山脚下的 A点出发,走到河边饮马后,再到 B点宿营.请问怎样走才能使总的路程最短?

这个数学问题早在古罗马时代就有了,传说亚历山大城有一位精通数学和物理的学者,名叫海伦.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:

将军每天从军营 A出发,先到河边饮马,然后再去河岸同侧的 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,据说海伦略加思索就解决了它.

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&# 39;,连结 A&# 39; 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&# 39;饮马,所走的路程就是 AC&# 39;+ C&# 39; B,但是, AC&# 39;+ C&# 39; B= A&# 39; C&# 39;+ C&# 39; B> A&# 39; B= A&# 39; C+ CB= AC+ CB

可见,在 C点外任何一点 C&# 39;饮马,所走的路程都要远一些.

典型例题

1、( 2009年荆门)如图、一次函数 y= kx+ b的图象与 xy轴分别交于点 A20), B04).

1)求该函数的解析式;

2O为坐标原点,设 OAAB的中点分别为 CDPOB上一动点,求 PC+ PD的最小值,并求取得最小值时 P点的坐标.

分析:( 1)将点 AB的坐标代入 y= kx+ b并计算得 k= -2b= 4.求出解析式为: y= -2 x+ 4

2)设点 C关于点 O的对称点为 C′,连接 CDOBP,则 PC= PC′, PC+ PD= PC′+ PD= CD,即 PC+ PD的最小值是 CD.连接 CD,在 RtDCC′中,由勾股定理求得 CD的值,由 OP是△ CCD的中位线而求得点 P的坐标.

解:( 1)将点 AB的坐标代入 y= kx+ b得:

0= 2 k+ b4= b

k= -2b= 4

∴解析式为: y= -2 x+ 4

2)设点 C关于点 O的对称点为 C′,连接 CDOBP′,连接 PC,则 PC= PC′,

PC+ PD= PC′+ PD= CD,即 PC+ PD的最小值是 CD

连接 CD,在 RtDCC′中, CD=,即 PC′+ PD的最小值为

OAAB的中点分别为 CD

CD是△ OBA的中位线,

OPCDCD== 2

CO= OC

OP是△ CCD的中位线,

OP= 1

∴点 P的坐标为( 01).

自我测评:

有一圆柱形玻璃杯,高 12厘米,底面周长 18厘米,在杯内壁离杯口 3厘米 A处有一滴蜜糖,一条小虫从桌上爬至杯子外壁,当它正好爬至蜜糖相对方向,离桌面 3厘米的 B处时,突然发现了蜜糖。问至少要爬多少路才能到达蜜糖所在位置?

答案: