八年级数学,勾股定理之蚂蚁爬行最短路径问题,七类题型总结
最短路径问题的几何最值问题中比较重要的一类问题,在初二阶段,主要接触的最短路径问题有两个知识点,分别为对称轴和勾股定理。对称轴中主要是将军饮马模型(两定一动模型),勾股定理中主要是蚂蚁爬行问题。
蚂蚁爬行问题通常为,蚂蚁在某几何体的一个顶点,爬行到另外一个相对的顶点去吃食物,求所走的最短路径是多少。既然是从一个点到另外一个点,那么问题的实质应该是“两点之间,线段最短”。在平面中,我们仅需将两点连接起来即可,但是在几何图形里怎么处理呢?而且题目也会千变万化,比如还是由一个点到另外一个点,但是一个点在几何图形的表面,一个点却在几何图形的内部,那么又该怎么处理呢?
本篇文章主要介绍蚂蚁爬行最短路径问题,七类题型总结。
01长方体中,一个点到达另外一个点
在长方体问题中,我们需要将长方体展开,然后利用两点之间线段最短画图求解。如果长方体的长、宽、高各不相同,一般分三种情况讨论。
例题1:如图,是一块长、宽、高分别是6cm,4cm和3cm的长方体木块、一只蚂蚁要从长方体木块的一个顶点A处,沿着长方体的表面到长方体上和A相对的顶点B处吃食物,那么它需要爬行的最短路径的长是多少?
分析:本题考查的是平面展开-最短路径问题,此题的关键是明确线段最短这一知识点,然后把立体的长方体放到一个平面内,求出最短的线段。
解:第一种情况:把我们所看到的前面和上面组成一个平面(或后面-下面),
第二种情况:把我们看到的左面与上面组成一个长方形(或右面-下面),
第三种情况:把我们所看到的前面和右面组成一个长方形(或后面-左面),
若设长方体的长、宽、高分别为a,b,c,那么三种情况中最短路径的平方,分别为:
可知,最小值取决于ab,bc,ac的大小。
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