【初中数学微课】最短路径问题——穿越虫洞

教育   教育培训   2024-11-17 09:31   浙江  


两点之间,直线最短 似乎是我们的共识

然而在多维的宇宙中,虫洞却是一种未被印证的可能。



1930年爱因斯坦及罗森提出假设,

透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行



唐朝诗人李颀在《古从军行》中说“白日登山望烽火,黄昏饮马傍交河。”诗中隐含一个有趣的数学问题。



【例1】诗中军人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,请问怎样走才能使总的路程最短?



解决办法就是:

从A出发向河岸引垂线,垂足为D,

在AD的延长线上,取A关于河岸的对称点A',

连结A'B,与河岸线相交于C,

则C点就是饮马的地方,

将军只要从A出发,沿直线走到C,

饮马之后,再由C沿直线走到B,

所走的路程就是最短的。



关于最短路径,还有一个有名的造桥选址问题:


【例2】A、B两地在一条河的两岸,现要在河上造一座桥MN,桥造在何处才能使从A到B的路径最短?并说明理由(假定河的两岸是平行的直线,桥要与河垂直。)



将BN平移到B′M,此时BN M B′是平行四边形。

并且我们注意到,

因为河宽不变,无论mn在何处,

B′的位置是不变的,

于是问题就变为了AM 与B′M何时取到最小值。

由于两点之间线段最短,

所以显然M在AB和EF交点的位置时两条线段之和是最短的,

此时总路程也是最短的。




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