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《广猛说题系列之胡不归与阿氏圆两类系数不为1的最值小例》(上集)

 徐逸涵 2017-10-25 发布于浙江
原创 2017-04-11 高邮赞化 段广猛 广猛文摘
广猛文摘

不定期分享一些本人原创文章、说题短文或者专家系列讲座,主要对象针对初中学生,尤其是初三学生,对于解题研究展开系列探究!

 刚刚结束不久的我校第6次独立练习中,填空题最后一题“坑”住了全年级几乎所有学生,笔者任教的两个班级中,九(2)班只有一个人做对了,而九(13)班也只有两三人尔!究竟是什么题难住了如此之多“英雄好汉”呢?且随我一同去观望观望:

原题重现:(来源:高邮市赞化学校独立练习(6))

如图1所示,抛物线y=x^2﹣2x﹣3与x轴交于A、B两点,过B的直线交抛物线于E,且tan∠EBA=4/3,有一只蚂蚁从A出发,先以1单位/s的速度爬到线段BE上的点D处,再以1.25单位/s的速度沿着DE爬到E点处觅食,则蚂蚁从A到E的最短时间是     s.

要想解决这个所谓“难题”,不得不提起一起著名的、大名鼎鼎的、古老的“胡不归”问题.

 一、模型典故(“胡不归”问题),下文来源于网络

有一则古老的历史故事:说的是一个身在他乡的小伙子,得知父亲病危的消息后便日夜赶路回家.然而,当他气喘吁吁地来到父亲的面前时,老人刚刚咽气了.人们告诉他,在弥留之际,老人在不断喃喃地叨念:“胡不归?胡不归?……”

早期的科学家曾为这则古老传说中的小伙子设想了一条路线:如图1-1所示,A是出发地,B是目的地;AC是一条驿道,而驿道靠目的地的一侧全是砂土地带.为了急切回家,小伙子选择了直线路程AB.但是,他忽略了在驿道上行走要比在砂土地带行走快的这一因素.如果他能选择一条合适的路线(尽管这条路线长一些,但是速度却可以加快),是可以提前抵达家门的.

那么,他应该选择那条路线呢?显然,根据两种路面的状况和在其上行走的速度值,可以在AC上选定一点D,小伙子从A走到D,然后从D折往B,可望最早到达目的地B.

用现代的数学语言表达出来就是:

已知在驿道和砂地上行走的速度分别为V1和V2,在AC上找一定点D,使从A至D、再从D至B的行走时间最短.

于是,问题在于如何去找出D点.这个古老的“胡不归”问题风靡了一千多年,一直到十七世纪中叶,才由法国著名科学家费尔马揭开了它的面纱.    

二、模型解决

需要特别提醒大家的是,这里的关键角α是依托于哪些考虑作出来的呢?

注意到最原始的“胡不归”问题是一个“两定一动型”最值问题,只不过系数不为1了而已;如图1-2,点A和点B是两个定点,点D是一个动点,且定点A与动点D在同一条定直线AC上;上面的角α其实就是依托于这里的定点A及定直线AC做出的,即过定点A作一条射线与定直线AC所交锐角为角α即可!说到底就是“抓不变量”的解题策略,依托于定点A及定直线AC作角α,使其满足sinα =V2/V1,即可顺利将所谓“胡不归”“难题”转化为系数均为1的常规最值问题!

三、原题解决

第四步(求定点E的坐标):这里提供两种方法求点E的坐标;

解题后反思:平时“套路”积累多了,真的遇到了所谓的“套路题”,同学们就能立于不败之地了!这题也给我们的教学一定的启发性,即应该重视模型教学这一块!有人说“成也模型,败也模型”,但我想说如果真的不讲模型或者说不先经历模型过程,真的想跳出模型达到更高境界也是痴心妄想!初中阶段学生还是应该重视模型的积累与应用过程,可以这样说,每一节新课,每一道题目可能都能称之为一个模型!其实名称都是回事,或者说叫某某模型也无所谓,之所以起名称,更主要的还是希望学生能做到“顾名思义”之效,最终达到熟能生巧之目的!

下集预告:上面讲的是一种特殊的系数不为1的最值问题,名叫“胡不归”,同学们你们记住了吗?会解决这个模型了吗?下面再提供一个表面上与其很类似的问题,但本质不同,称之为“阿波罗尼斯圆”模型,简称“阿氏圆”问题!

(上集完!)

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