初中數學:一道幾何好題,學會“胡不歸問題”動點最值處理方法

胡不歸問題,是一個非常古老的數學問題,曾經是歷史上非常著名的“難題”。近年來陸續成為各地中考模擬題的小熱門考點,學生不易把握,今天給大家普及講解一下。

話說,從前有一小夥子外出務工,某天不幸得知老父親病危的消息,便立即趕路回家.小夥子略懂數學常識,考慮到“兩點之間線段最短”的知識,就走佈滿沙石的路直線路徑,而忽視了走折線雖然路程多但速度快的實際情況,當趕到家時,老人剛嚥了氣,小夥子追悔莫及失聲痛哭.鄰居告訴小夥子說,老人彌留之際不斷念叨著“胡不歸?胡不歸?…”

這個問題引起了人們的思索,小夥子能否節省路上時間提前到家?如果可以,他應該選擇一條怎樣的路線呢?這就是流傳千百年的“胡不歸問題.

如圖,A是出發點,B是目的地,直線AC是一條驛道,而驛道靠目的地一側全是砂土,為了選擇合適的路線,根據不同路面速度不同(驛道速度為a米/秒,砂土速度為b米/秒),小夥子需要在AC上選取一點D,再折往至B.

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上述數學解釋用到了三角函數知識將兩個線段的係數權重都化為1,從而降低了求最值難度。聰明的同學或許一下就發現轉化成了我之前講過的“將軍飲馬(小河取水)”模型,進而作對稱求得最值。

下面選取一道我編寫的給初三學生學習的“胡不歸”問題。

初中數學:一道幾何好題,學會“胡不歸問題”動點最值處理方法

顯然線段PA,PB的係數不同,先要將他們化為1.考慮到本題中有個∠A=30°,而30°所對的直角邊是斜邊的一半,所以可以將二分之一PA轉化,如圖

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然後問題就明朗了,係數都是1了,得到新模型——“將軍飲馬(小河取水)”模型

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剩下的問題就是作對稱,求最值了。大家思考一下,該選取哪個點關於AC對稱比較好?是D點呢,還是B點呢?

聰明的你肯定注意到了∠C=90°,所以我們選取B點關於AC對稱比較好,方便計算。如下圖:

初中數學:一道幾何好題,學會“胡不歸問題”動點最值處理方法

將軍飲馬模型在本文中不作重點講解,本號有專門原創視頻講解,不清楚的同學可以去收看學習。可知DB’和AB垂直時候,DB’就是本題的最短線段(所用知識:兩點之間線段最短+垂線段最短)。容易知道B’也是30°,可知BD=BC=1,而DB’是DB的根號3倍,為根號3.

本題綜合性強,是對動點最值問題的全面考察,鼓起勇氣向難題亮劍!同學們學會沒有?歡迎留言討論。


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