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最短的路徑怎麼求

生活 更新时间:2024-12-03 21:23:20

昨天孩子有一道題目做錯了,給她講一講。

題目:如圖,長方體高為9cm,底邊是邊長為6cm的正方形,一隻美麗的蝴蝶從頂點A開始爬向頂點B,那麼它爬行的最短路程是多少?

最短的路徑怎麼求(長方體表面最短路徑問題)1

示意圖

首先讀題:

已知

  • 邊長為6CM,高為9CM的正四棱柱。
  • AB為相對的兩個頂點。

未知:A到B經過棱柱表面最短路程。

解析:

已知如圖很容易理解,不再分析;而未知會有點摸不到頭腦,關鍵有兩點:

1.一定要經過表面,那肯定不是一條直線

2.最短路程。隻學過兩點之間直線段距離最短。

那怎麼弄呢?把這個長方體想象成一個紙盒,給他拍扁,拆了。

最短的路徑怎麼求(長方體表面最短路徑問題)2

以前學習過長方體展開圖,隻要确定AB兩點相對位置,連線然後根據已知邊的關系就可以求了。

但是多種展開方式,會不會不一樣,我怎麼知道哪種是最短呢?

重合即相等,我們用對稱的方式可以簡化。很容易想到,豎着劈一刀,左右兩邊是對稱的。如圖:

最短的路徑怎麼求(長方體表面最短路徑問題)3

那麼隻要考慮A經過上下,右邊橫着兩個,一共四個面就可以了。同理可以知道,上下兩個面對AB兩個點也有中心對稱的關系,所以隻要考慮上的一個面就好。

那麼一共考慮三個面就可以了。開始,拍平!如圖:

最短的路徑怎麼求(長方體表面最短路徑問題)4

注意B點一拍平就分成了B和B'兩個點,分别連接AB,AB'就可以計算了。

這裡用到勾股定理,知道直角三角形兩邊求第三邊。

有個小技巧,你已經學過勾股數:3、4、5.另外一組,是5,12,13.還有其他互質的勾股數。常用的是這兩組,但是根據勾股定理:

最短的路徑怎麼求(長方體表面最短路徑問題)5

方程兩邊同時乘以3,就可以得到9,12,15。你很快就可以得到AB'=15

AB就不用計算了,因為根據“大角對大邊”,AB是斜邊最大,而這個三角形的一條直角邊已經等于9 6=15了,所以AB一定大于AB'.

所以15即為所求。

如果,你直接展開的是AB'這個面,也可以得到正确答案。但是一定要小心的是,有可能它不是最小的。

總結:

1.立體圖形表面路徑最小問題,就是要“拍平”,轉換為平面兩點間直線段問題。

2.拍平的過程中,會有多種展開的方法,可以通過“對稱”省去相同的方式;但同時不要遺漏,避免找出的不是“最小”

3.勾股定理運用中先計算勾股數,可以減少運算量。

希望你能理解這個思路,并在将來的解題中運用到。

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