胡不归问题是一个经典的数学问题,通常涉及求两点之间最短路径的问题,尤其是在速度不同的情况下。以下是一个典型例题的解析和解答:
典型例题
题目:
在公路BC旁的沙漠里,A地到BC的距离为23,AB为219,在公路BC上行进的速度是在沙漠里行驶速度的2倍。某人在B地工作,A地家中父亲病危,他急着沿直线BA赶路,但最终没能见到父亲最后一面,其父离世之时思念儿子,连连问:“胡不归,胡不归……!”这就是风靡千百年的“胡不归问题”。
问题解决:
为了到达A地最快,需要使行进时间最短。因此,需要求出BP段行驶速度是AP段的2倍的情况下,从B到A所需的最短时间。由“垂线段最短”可知,当A、P、Q共线时,AP+PQ=AQ最小。因此,需要通过构造含30°角的三角形,利用三角函数关系把BP/2转化为另一条线段。具体而言,作∠CBD=30°,PQ⊥BD,得PQ=BP/2。
例题解析:
作图
作∠CBD=30°,PQ⊥BD,得PQ=BP/2。
计算
由于AB=219,BC=23,设BP=x,则PQ=x/2。
在直角三角形BPQ中,利用三角函数关系,有PQ=BP/2,即x/2=x/2,显然成立。
因此,AP+PQ=AQ最小,即219+x/2为最短路径。
结论:
通过构造含30°角的三角形,利用三角函数关系,可以得出从B到A的最短路径为219+x/2,其中x为BP的长度。
建议
在解决胡不归问题时,关键是要识别出可以通过构造直角三角形来简化问题。通过利用三角函数关系,可以将问题转化为更简单的形式,从而快速找到最短路径。