王愛玲
空間幾何體中的最短路線問題,往往是先轉(zhuǎn)化為平面內(nèi)的最短路線問題,可先畫出方案圖,然后確定最短距離及路徑圖。對于幾何題內(nèi)問題的關(guān)鍵是將立體圖形轉(zhuǎn)化為平面問題求解,然后構(gòu)造直角三角形,利用勾股定理求解。
方法總結(jié)。1.解決立體圖形中最短距離問題的關(guān)鍵是把立體圖形平面化,即把立體圖形沿著某一條線展開,轉(zhuǎn)化為平面問題后,借助“兩點之間,線段最短”或“垂線段最短”,進而構(gòu)造直角三角形,借助勾股定理求解。
2.平面圖形的最短路徑通常是作軸對稱變換,轉(zhuǎn)化為“兩點之間線段最短”的模型來解決問題。常見的有圓柱體的展開、長方體的展開、樓梯的展開、繞繩的展開等等,下面我們就通過一些典型的例題對這些問題逐一講解。
題型一 用展開圖求長方體中的最短問題
例1 (2022秋·南關(guān)區(qū)校級期末)如圖,一長方體木塊長AB=6,寬BC=5,高BB1=2.一只螞蟻從木塊點A處,沿木塊表面爬行到點C1位置最短路徑的長度為()
A.[89] B.[85] C.[125] D.[80]
【分析】連接AC1,求出AC1的長即可,分為三種情況:畫出圖形,根據(jù)勾股定理求出每種情況時AC1的長,再找出最短的即可。
【解答】解:展開成平面后,連接AC1,則AC1的長就是繩子最短時的長度,如圖1,由勾股定理得:AC1=[85](cm);如圖2,由勾股定理得:AC1=5[5](cm);如圖3,同法可求AC1=[89](cm)。∵[85]<[89]<5[5],∴最短路徑的長度為[85]cm。
題型二 用展開圖求圓柱體的最短問題
例2 (2022秋·惠濟區(qū)校級期末)一只螞蟻從圓柱體的下底面A點沿著側(cè)面爬到上底面B點,已知圓柱的底面周長為12cm,高為8cm,則螞蟻所走過的最短路徑是? ? ? ? cm.
【分析】將圓柱體展開,利用勾股定理進行求解即可。
【解答】解:如圖,線段AB即為所求,由題意得:∠ACB=90°,AC=6cm,BC=8cm,∴AB=10(cm)。即螞蟻走過的最短路徑為:10cm。故答案為:10。
【點評】本題考查了平面展開——最短路線問題,勾股定理的應(yīng)用。圓柱的側(cè)面展開圖是一個矩形,此矩形的長等于圓柱底面周長,高等于圓柱的高,本題就是把圓柱的側(cè)面展開成矩形,“化曲面為平面”,用勾股定理解決。
學(xué)會把幾何體表面展開成平面圖形,找到最短路徑。通過展開圖形,構(gòu)建直角三角形,運用勾股定理求出最短路徑。過程與方法:通過動手操作,找到最短路徑;畫出展開后的平面圖形,把實際問題轉(zhuǎn)化成用勾股定理能解決的數(shù)學(xué)問題。情感態(tài)度與價值觀:能靈活運用數(shù)形結(jié)合的思想,提高運用勾股定理解決實際問題的能力,培養(yǎng)歸納總結(jié)規(guī)律的能力。