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十九世紀(jì)英國赫赫有名的謎題創(chuàng)作者在1903年的英國報(bào)紙上發(fā)表的“螞蟻爬行”的問題.
問題是:如圖1,在一個(gè)長(zhǎng)、寬、高分別為8m,8m,4m的長(zhǎng)方體房間內(nèi),一只螞蟻在右面墻的高度一半位置(即M點(diǎn)處),并且距離前面墻1m,蒼蠅正好在左面墻高度一半的位置(即N點(diǎn)處),并且距離后面墻2m,螞蟻爬到蒼蠅處應(yīng)該怎樣爬行所走路程最短,最短路程是多少m?這只螞蟻在長(zhǎng)方體表面爬行的問題,引起了當(dāng)時(shí)很多數(shù)學(xué)愛好者的研究與討論,今天我們也一起來研究一下這個(gè)當(dāng)時(shí)非常熱門的數(shù)學(xué)問題!
[基礎(chǔ)研究]如圖2,在長(zhǎng)、寬、高分別為a,b,c(a>b>c)的長(zhǎng)方體一個(gè)頂點(diǎn)A處有一只螞蟻,欲從長(zhǎng)方體表面爬行去另一個(gè)頂點(diǎn)C′處吃食物,探究哪種爬行路徑是最短的?
(1)觀察發(fā)現(xiàn):螞蟻從A點(diǎn)出發(fā),為了走出最短路線,根據(jù)兩點(diǎn)之間線段最短的知識(shí),并結(jié)合展開與折疊原理,一共有3種不同的爬行路線,即圖3、圖4、圖5所示.
填空:圖5是由
面與
面展開得到的平面圖形;
(填“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”)
(2)推理驗(yàn)證:如圖3,由勾股定理得,.AC′2=(a+b)2+c2=a2+b2+c2+2ab,
如圖4,由勾股定理得,AC′2=(b+c)2+a2=a2+b2+c2+2bc,
如圖5,AC′2=(a+c)2+b2=a2+b2+c2+2ac.
要使得AC′的值最小,
∵a>b>c
……,(請(qǐng)補(bǔ)全推理過程)
∴ab>ac>bc
∴選擇如圖
4
4
情況,此時(shí)AC′2的值最小,則AC′的值最小,即這種爬行路徑是最短的.
[簡(jiǎn)單應(yīng)用]
如圖6,長(zhǎng)方體的長(zhǎng),寬,高分別為24cm,12cm,40cm,點(diǎn)P是FG的中點(diǎn),一只螞蟻要沿著長(zhǎng)方體的表面從點(diǎn)A爬到點(diǎn)P,則爬行的最短路程長(zhǎng)為
50
50
cm.
[問題回歸]
最后讓我們?cè)倩氐侥堑朗攀兰o(jì)英國報(bào)紙上發(fā)表的“螞蟻爬行”的問題(如圖1),那只螞蟻所走的最短路程是
13
13
m.
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【考點(diǎn)】平面展開-最短路徑問題
【答案】左;上;4;50;13
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:797引用:1難度:0.3
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