白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河
-唐李颀《古从军行》
这首诗中,蕴藏着一个非常有意思的问题:
将军在观望烽火之后从山脚下的A点出发,走到河边饮马后再到B点宿营.求怎样走才能使总的路程最短。
据说,在古希腊有一个叫海伦的学者曾提出过这个问题。
如果说,山峰A和营地B在河岸的两侧,那么很简单,依据两点之间线段最短,连接AB即可。但是现在AB两点位于河流的同侧,所以我们要想办法化同侧为异侧。
对称,就是符合我们需求的一种方法。
将A(或B)关于河流做对称点A,连接AB与河流交于C,那么AC,CB就是将军所走路径中最短的一条。
那么,为什么这样走最短呢?
首先,由于对称,我们可以知道,在河流上任取一点D,都有
AD=AD
由于三角形两边之和大于第三边
所以AB>AD+BD(C与D不重合时)
而将军路径长为AD+BD=AD+BD≤AB
所以最短的走法为A到C到B。
这是将军饮马的初级版本,还有plus版。如图
在营地A点的将军,要先到草地l去让马吃草,再到河边l去饮马,然后返回营地A,问将军怎么走路径最短。
虽然这时有了两个动点,不过换汤不换药,对称仍是我们解题的法宝。
解法如图
作A关于ll的对称点A与A”,连接A与A”,与l和l分别交于BC,连接AB和BC,则AB,BC,CA便是所求最短路径。(证明方法与基础版将军饮马类似,不再赘述。)
将军饮马其他变异版
一动P,两定A和B,求PA-PB最大值
p为l上动点提示:作B关于l的对称点
两定两动,动点间距离定值
MN为l上动点,且MN长度为定值求何时AM+BN最小
提示,作AA//l且AA=MN
题海无涯,方法关键。题目千变万化,但其实很多本质上都一样。只要我们掌握方法,一切问题都可迎刃而解!
评论区蹲蹲大家对于将军饮马的想法或好的解法(?˙▽˙?)