臨近中考,對(duì)如何提高復(fù)習(xí)效率,大家都十分關(guān)注,希望老師能“支幾招”,然而Z老師并沒(méi)有正面回答,而是請(qǐng)同學(xué)先看題.
例1(2007年山西省中考試題)如圖①,直線l是一條河,P、Q兩地相距8千米,P、Q兩地到l的距離分別為2千米、5千米,欲在l上的某點(diǎn)M處修建一個(gè)水泵站,向P、Q兩地供水.現(xiàn)有如下四種鋪設(shè)方案,則鋪設(shè)的管道最短的是().
大家不約而同地選B.H同學(xué)說(shuō):對(duì)這種最小值問(wèn)題,我的印象太深刻了.
Z老師笑了笑,說(shuō):我看到這個(gè)問(wèn)題時(shí),第一反映也和大家一樣,但我不禁自問(wèn),真的這么簡(jiǎn)單嗎?除了B,我們還可能選擇A.
對(duì)于A,MP+PQ=2+8=10.如圖②過(guò)Q作QN⊥l于N,過(guò)P作PS⊥QN于S.在Rt△QPS中,QS=QN-PM=5-2=3,PQ=8,PS===MN.
對(duì)于B,由于P、P′關(guān)于l對(duì)稱,MP+MQ=P′Q.如圖③,過(guò)Q作l的垂線,過(guò)P′作l的平行線,相交于K,則QK=5+2=7,P′K=,所以P′Q==>10,這說(shuō)明本題正確的選擇是A.
H同學(xué)說(shuō):為什么我們熟知的最值結(jié)論在這里出了問(wèn)題?究竟錯(cuò)在哪里呢?
Z老師反問(wèn):直線l外有A、B兩點(diǎn),在l上找一點(diǎn)M,使MA+MB的值為最小,M如何找?
小清說(shuō):(1)如果A、B在l的兩側(cè),如圖④,因?yàn)閮牲c(diǎn)間,連接這兩點(diǎn)的線段最短,所以連接AB,線段AB與l的交點(diǎn)就是M,MA+MB的最小值就是AB的長(zhǎng).
(2)如果A、B在l的同側(cè),如圖⑤,考慮B(或A)關(guān)于l的對(duì)稱點(diǎn)B′(或A′).由于l是BB′的垂直平分線,l上的任一點(diǎn)到B、B′的距離相等,因此在l上找一點(diǎn)M,使MA+MB的值為最小,就轉(zhuǎn)化為在l上找一點(diǎn)M,使MA+MB′的值為最小,由(1)知就是AB′與l的交點(diǎn).
Z老師說(shuō):小清分析得很好,請(qǐng)注意,這里最小值的含義是l上的某一點(diǎn)到A、B兩點(diǎn)距離之和的最小值.
H同學(xué)恍然大悟,說(shuō):水泵站向P、Q供水并不一定是向P、Q分別供水,也可以是水泵站經(jīng)P向Q供水.是否經(jīng)P向Q供水的路程一定比分別供水短呢?
Z老師說(shuō):你的問(wèn)題提得很好,例2會(huì)給你答復(fù).
例2(2008年河北省中考試題)在一平直河岸 l同側(cè)有A、B兩個(gè)村莊,A、B到l的距離分別是3km和2km,AB=akm(a>1),現(xiàn)計(jì)劃在河岸l上建一抽水站P,用輸水管向兩個(gè)村莊供水.
方案設(shè)計(jì):某班數(shù)學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了兩種鋪設(shè)管道方案:圖⑥是方案一的示意圖.設(shè)該方案中管道長(zhǎng)度為d1,且d1=PB+BA(其中BP⊥l于點(diǎn)P);圖⑦是方案二的示意圖,設(shè)該方案中管道長(zhǎng)度為d2,且d2=PA+PB(其中點(diǎn)A′與點(diǎn)A關(guān)于l 對(duì)稱,A′B與l交于點(diǎn)P).
觀察計(jì)算:(1)在方案一中,d1=km(用含a的式子表示).(2)方案二中,組長(zhǎng)小宇為了計(jì)算d2的長(zhǎng),作了如圖⑧所示的輔助線,請(qǐng)你按小宇同學(xué)的思路計(jì)算d2=km(用含a的式子表示).
探索歸納:(1)①當(dāng)a=4時(shí),比較大小:d1d2(填“>”、“=”或“<”);②當(dāng)a=6時(shí),比較大小:d1d2(填“>”、“=”或“<”).
(2)請(qǐng)你參考下邊方框中的方法指導(dǎo),就a(a>1)的所有取值情況進(jìn)行分析,要使鋪設(shè)的管道長(zhǎng)度較短,應(yīng)選擇方案一,還是方案二?
方法指導(dǎo)
當(dāng)不易直接比較兩個(gè)正數(shù)m與n的大小時(shí),可以對(duì)它們的平方進(jìn)行比較:
∵m2-n2=(m+n)(m-n),m+n>0,
∴(m2-n2)與(m-n)的符號(hào)相同.
當(dāng)m2-n2>0時(shí),m-n>0,即m>n;
當(dāng)m2-n2=0時(shí),m-n=0,即m=n;