我们已经探讨了如何借助费马点和阿氏圆(点击可查看哦!)相关模型解决最值问题。今天我们来共同探讨下“胡不归”问题。 这个问题是由下面这个故事衍生的! 从前,有一个身在他乡的小伙子,得知在家的老父亲病危的消息后,便立即启程赶路。然而,当他气喘吁吁的赶到家时,老人已经咽了气。身边的邻居劝慰小伙子时告诉说:老人弥留之际不断念叨着“胡不归?胡不归?” 由于思乡心切,他只考虑了两点之间线段最短的原理,所以选择了全是沙砾地带的直线路径A→B(如图所示),而忽视了走折线A→C→B虽然路程多但速度快的实际情况。这个古老的传说,引起了人们的思索,小伙子能否提前到家?倘若可以,他应该选择一条怎样的路线呢?这就是风靡千百年的“胡不归问题”。 我们把它抽象为数学问题即为: 【问题分析】 关于求几何最值问题,我们最终可以转化为以下两个基本模型来处理: (1)定点到定点:两点之间线段最短; (2)定点到直线:垂线段最短。 根据两点之间线段最短,那么小伙子的选择是正确的。而实际情况是V1>V2。这时我们可以将问题转化为”PA+kPB”型。 【问题处理】 【模型应用】 例1、如图,四边形ABCD是菱形,AB=4,且∠ABC=60,M为对角线BD (不含B点)上任意一点,则AM+1/2 BM的最小值 解析:易知∠DBC=30,我们只需过点M作BC的垂线MN。易知MN=1/2BM, 所以,AM+1/2 BM=AM+MN,故当点A、M、N共线时最小,即为垂线AP=2√3 例2、如图,P为正方形ABCD对角线BD上一动点,若AB=2,则AP+BP+CP的最小值。 解析: 方法一:通常我们可以利用“费马点模型”来解决这个问题。将△APB绕点A顺时针旋转60度,则∠BAB’=60,故∠MAB’=30,故MB’=1,AM=√3,故AP+BP+PC=PP’+B’P’+PC最小值为B’C,由勾股定理得B’C=√2+√6。 方法二:易知AP+PC+PB =2AP+PB=2(AP+1/2BP), 我们可以构造∠PBE=30, 作PF垂直BE于点F,则PF=1/2BP, 故AP+PC+PB=2(AP+PF), 最小值为A、P、F共线, 根据面积法得, 1/2AF.BE=1/2AE.BO, 易得AF=(√2+√6)/2, 故AP+PC+PB最小值为√2+√6。 【挑战一下】 练习:如图,菱形ABCD的对角线AC上有一动点P,BC=4,∠BAD=30,则线段AP+BP+PD的最小值 。 欢迎朋友们留言写出你的解决策略和答案! 【问题反思】 无论是借助“费马点”模型还是阿氏圆或胡不归模型来求最值问题,我们都是透过一些变换(旋转、对称、平移、缩放等)改变线段的位置,优化图形的结构,将不规则图形变为规则图形,或将分散的条件集中在一起,最终转化为“点到点”(两点之间线段最短)或“点到线”(垂线段最短)两种基本模型从而求出最值! |
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