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胡不归:请记住我!

Aran Young VOA数学 2021-08-08

念念不忘

必有回响

抱歉啊,“胡不归”问题来晚了!后台收到好多朋友的明示和暗示!其实,小编都记着呢,只是最近真的有点忙啊!都怪自己年纪轻轻当什么老师啊!但能够和大家分享自己浅薄的思考还是很幸福的!


我们已经探讨了如何借助费马点阿氏圆(点击可查看哦!)相关模型解决最值问题。今天我们来共同探讨下“胡不归”问题。


 这个问题是由下面这个故事衍生的!


从前,有一个身在他乡的小伙子,得知在家的老父亲病危的消息后,便立即启程赶路。然而,当他气喘吁吁的赶到家时,老人已经咽了气。身边的邻居劝慰小伙子时告诉说:老人弥留之际不断念叨着“胡不归?胡不归?”


由于思乡心切,他只考虑了两点之间线段最短的原理,所以选择了全是沙砾地带的直线路径A→B(如图所示),而忽视了走折线A→C→B虽然路程多但速度快的实际情况。这个古老的传说,引起了人们的思索,小伙子能否提前到家?倘若可以,他应该选择一条怎样的路线呢?这就是风靡千百年的“胡不归问题”。


 我们把它抽象为数学问题即为:

【问题分析】

关于求几何最值问题,我们最终可以转化为以下两个基本模型来处理:

(1)定点到定点:两点之间线段最短;

(2)定点到直线:垂线段最短。

根据两点之间线段最短,那么小伙子的选择是正确的。而实际情况是V1>V2。这时我们可以将问题转化为PA+kPB型。

【问题处理】

【模型应用】

例1、如图,四边形ABCD是菱形,AB=4,且∠ABC=60,M为对角线BD (不含B点)上任意一点,则AM+1/2 BM的最小值    

解析:易知∠DBC=30,我们只需过点M作BC的垂线MN。易知MN=1/2BM,

所以,AM+1/2 BM=AM+MN,故当点A、M、N共线时最小,即为垂线AP=23

例2、如图,P为正方形ABCD对角线BD上一动点,若AB=2,则AP+BP+CP的最小值。

解析:

方法一:通常我们可以利用“费马点模型”来解决这个问题。将△APB绕点A顺时针旋转60度,则∠BAB=60,故∠MAB=30,故MB=1,AM=3,故AP+BP+PC=PP+BP+PC最小值为BC,由勾股定理得BC=2+6。

方法二:易知AP+PC+PB

=2AP+PB=2(AP+1/2BP),

我们可以构造∠PBE=30,

作PF垂直BE于点F,则PF=1/2BP,

故AP+PC+PB=2(AP+PF),

最小值为A、P、F共线,

根据面积法得,

1/2AF.BE=1/2AE.BO,

易得AF=(√2+√6)/2,

故AP+PC+PB最小值为√2+√6。

【挑战一下】

练习:如图,菱形ABCD的对角线AC上有一动点P,BC=4,∠BAD=30,则线段AP+BP+PD的最小值    。

欢迎朋友们留言写出你的解决策略和答案!

【问题反思】

无论是借助“费马点”模型还是阿氏圆或胡不归模型来求最值问题,我们都是透过一些变换(旋转、对称、平移、缩放等)改变线段的位置,优化图形的结构,将不规则图形变为规则图形,或将分散的条件集中在一起,最终转化为“点到点”(两点之间线段最短)或“点到线”(垂线段最短)两种基本模型从而求出最值!

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