你绕路了吗?
2018-11-16季黎明
季黎明
伴随着“轴对称图形”这一章节学习的结束,我们遇到了越来越多的路径最值问题,下面就其中常见的两种错误题型进行剖析.
【例1】如图1,A、B是两个蓄水池,都在河岸l的同侧.为了灌溉作物要在河岸建一个抽水站P,将河水送到A、B两地.问该站P建在河岸什么地方,可使所修的渠道最短,试在图中确定该点P.
【错解】如图2,过点A作AP⊥l,垂足即为点P.
【纠错】我们将该问题转为数学问题,即在l上寻找一点P使得PA+PB取得最小值.上述解答中AP⊥l仅满足了PA最短,而这并不能保证PA+PB的值最小,所以,解决该问题我们需要将视线从局部最值转移到整体最值来考虑.
【正解】作点A关于l的对称点A1,在l上任取点P(如图3),由对称性得:PA=PA1,则PA+PB=PA1+PB.根据两点之间线段最短,当P、A1、B三点共线时,PA1+PB最短且等于A1B.所以连接A1B交直线l于点P,点P即为所求(如图4).
【例2】如图5,两条公路OA、OB相交,在两条公路的中间有一个油库,设为点P.如果在两条公路OA、OB上各设置一个加油站C、D,请你设计一个方案,把两个加油站设在何处,可使运油车从油库出发,经过一个加油站,再到另一个加油站,最后回到油库所走的路程最短.
【错解】如图6,过点P作PC⊥OA于C,PD⊥OB于D,垂足分别为点C、D.
【纠错】同样地将该问题转为数学问题,即要求在射线OA、OB上寻找合适的点C、D,使得PC+CD+PD三条线段之和作为整体取得最小值.在上述解答中PC⊥OA、PD⊥OB仅满足PC和PD最小,忽略了线段CD的长度对整体最值的影响.
【正解】分别作点P关于OA、OB的对称点P1、P2,在射线OA、OB上任取点C、D(如图7),由对称性可知:CP=CP1,DP=DP2.则PC+CD+PD=CP1+CD+DP2.根據两点之间线段最短,当P1、C、D、P2四点共线时,CP1+CD+DP2最短且等于P1P2.所以,连接P1P2交OA、OB于点C、D,点C、D即为所求(如图8).
【总结】路径最短问题通常涉及多条线段的和,我们需要认识到个别线段取得最小值并不能确保整体也取得最小值.针对此类问题,我们可以利用轴对称性质,将线段和转化为两点之间的线段长,这是解决问题的常用策略.
(作者单位:江苏省无锡市河埒中学)