在人教版数学八年级下册第十三章《轴对称》课题学习这一节的教学中,讲解的是“最短路径问题”,其中有一道造桥选址问题令我印象深刻。
如右图,AB两地在一条河的两岸,现要在桥上架一座桥MN,桥造在何处可使从A到B的路段AMNB最短?(假定河的两边是平行的直线,桥与河垂直)
这道题是在运用“两点之间线段最短”这一定律的延伸。那我们就可以把这条河抽象化,看成是一条直线。于是我们就能运用“两点之间线段最短”求出AB之间最短的线段。
根据课本所提供的方法,将A向河岸方向平移至点A’使AA’=MN,连接AB’交河岸于点N,于是点M也就确定了,连接AMNB,这就是A到B最短的距离。(如图)
回顾这一道题的解法,总的来说是把河岸的一边整个向另一边压缩,确定好了一个桥头的位置便可确定整个桥的位置了,同理我们可以将B点上移也能确定一个桥头的位置。
那如果是向中间压缩呢?可成立吗?会不会更简单快捷呢?我开始演算起来。
首先,找到河的正中心线,因为是向中间压缩的,所以这条线模拟的是变形后的河。连接AB两点,必然会交中心线于点C,那么此时的线段AB就是AB间的最短路径,再把这条河慢慢扩大,点C就是桥梁的中心点,既然中心点确定好了,那桥的位置自然就确定好了。
关于这种方法是否有效,我们可以运用原先平移的方法来检验。首先将A点垂直向下移动到点A’,使得AA’的长度恰好等于河道的一半,再把B点向上移动到B’点,使BB’的长度也等于河道的一半。由此,再连接A’ B’交河道中心线于一点,则点C是桥的中心点。连接AB,必定会交中心线于一点,且这一点必定与点C重合,因为不难证明三角形AA’ C与三角形BB’ C全等。故此,方法有效。
如果此时是两条河,那么传统的方法固然很麻烦,因为要重复移动两次才能确定桥的两个桥头。但如果运用我的设想,那么只需要确定两条河的中心线,再连接AB交中心线于点C,D。桥MN,QP便确定了(如图)。是不是很简单?
但事实上,在生活中,我们常常会根据当地的环境因素等来确定桥两端的位置,以此来确定桥的具体信息。这种方法只局限于桥垂直于河两岸的情况。
数学来源于生活,同时服务于生活。