人教版八年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)《最短路徑問(wèn)題》軸對(duì)稱PPT免費(fèi)課件,共37頁(yè)。
素養(yǎng)目標(biāo)
1.能利用軸對(duì)稱解決簡(jiǎn)單的最短路徑問(wèn)題.
2.體會(huì)圖形的變化在解決最值問(wèn)題中的作用,感悟轉(zhuǎn)化思想.
探究新知
利用對(duì)稱知識(shí)解決最短路徑問(wèn)題
“兩點(diǎn)的所有連線中,線段最短”“連接直線外一點(diǎn)與直線上各點(diǎn)的所有線段中,垂線段最短”等的問(wèn)題,我們稱之為最短路徑問(wèn)題.
現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常涉及到選擇最短路徑問(wèn)題,本節(jié)將利用數(shù)學(xué)知識(shí)探究數(shù)學(xué)史上著名的“牧馬人飲馬問(wèn)題”及“造橋選址問(wèn)題”.
問(wèn)題1:現(xiàn)在假設(shè)點(diǎn)A,B分別是直線l異側(cè)的兩個(gè)點(diǎn),如何在l上找到一個(gè)點(diǎn),使得這個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)A,點(diǎn)B的距離的和最短?
解:連接AB,與直線l相交于一點(diǎn)C.
根據(jù)“兩點(diǎn)之間,線段最短”,可知這個(gè)交點(diǎn)即為所求.
問(wèn)題2:如果點(diǎn)A,B分別是直線l同側(cè)的兩個(gè)點(diǎn),又應(yīng)該如何解決所走路徑最短的問(wèn)題?
【思考】對(duì)于問(wèn)題2,如何將點(diǎn)B“移”到l 的另一側(cè)B′處,滿足直線l 上的任意一點(diǎn)C,都保持CB 與CB′的長(zhǎng)度相等?
利用軸對(duì)稱,作出點(diǎn)B關(guān)于直線l的對(duì)稱點(diǎn)B′.
問(wèn)題3:你能用所學(xué)的知識(shí)證明AC +BC最短嗎?
證明:如圖,在直線l 上任取一點(diǎn)C′(與點(diǎn)C 不重合),連接AC′,BC′,B′C′.由軸對(duì)稱的性質(zhì)知,
BC =B′C,BC′=B′C′.
∴AC +BC= AC +B′C = AB′,
∴AC′+BC′= AC′+B′C′.
在△AB′C′中,AB′<AC′+B′C′,
∴AC +BC<AC′+BC′.
即AC +BC 最短.
利用平移知識(shí)解決造橋選址問(wèn)題
如圖,A和B兩地在一條河的兩岸,現(xiàn)要在河上造一座橋MN.橋造在何處可使從A到B的路徑AMNB最短(假定河的兩岸是平行的直線,橋要與河垂直)?
【思考】我們能否在不改變AM+MN+BN的前提下把橋轉(zhuǎn)化到一側(cè)呢?什么圖形變換能幫助我們呢?
1.把A平移到岸邊.
2.把B平移到岸邊.
3.把橋平移到和A相連.
4.把橋平移到和B相連.
如圖,平移A到A1,使AA1等于河寬,連接A1B交河岸于N作橋MN,此時(shí)路徑AM+MN+BN最短.
理由:另任作橋M1N1,連接AM1,BN1,A1N1.
由平移性質(zhì)可知,AM=A1N,AA1=MN=M1N1,AM1=A1N1.
AM+MN+BN轉(zhuǎn)化為AA1+A1B,而AM1 +M1N1+BN1轉(zhuǎn)化為AA1+A1N1+BN1.
在△A1N1B中,因?yàn)锳1N1+BN1>A1B.
因此AM1 +M1N1+BN1 > AM+MN+BN.
證明:由平移的性質(zhì),得 BN∥EM 且BN=EM, MN=CD, BD∥CE, BD=CE,所以A到B的路徑長(zhǎng)為
AM+MN+BN=AM+MN+EM=AE+MN,
若橋的位置建在CD處,連接AC,CD,DB,CE,則A到B的路徑長(zhǎng)為AC+CD+DB=AC+CD+CE=AC+CE+MN,
在△ACE中,∵AC+CE>AE,
∴AC+CE+MN>AE+MN,
即AC+CD+DB >AM+MN+BN,
故橋的位置建在MN處,A到B的路徑最短.
解決最短路徑問(wèn)題的方法
在解決最短路徑問(wèn)題時(shí),我們通常利用軸對(duì)稱、平移等變換把未知問(wèn)題轉(zhuǎn)化為已解決的問(wèn)題,從而作出最短路徑的選擇.
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