螞蟻爬桶的數(shù)學(xué)題目
螞蟻爬桶
如下圖,在圓柱形的桶外,有一只螞蟻要從桶外的A點(diǎn)爬到桶內(nèi)的B點(diǎn)去尋找食物,已知A點(diǎn)沿母線到桶口C點(diǎn)的距離是12厘米, B點(diǎn)沿母線到桶口 D點(diǎn)的距離是8厘米,而C、D兩點(diǎn)之間的(桶口)弧長(zhǎng)是15厘米.如果螞蟻爬行的是最短路線,應(yīng)該怎么走?路程總長(zhǎng)是多少?
解答:我們首先想到將桶的圓柱面展開(kāi)成矩形平面圖(下圖),由于B點(diǎn)在里面,不便于作圖,設(shè)想將BD延長(zhǎng)到F,使DF=BD,即以直線CD為對(duì)稱(chēng)軸,作出點(diǎn)B的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)F,用F代替B,即可找出最短路線了.
解:將圓柱面展成平面圖形(上圖),延長(zhǎng)BD到F,使DF=BD,即作點(diǎn)B關(guān)于直線CD的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)F,連結(jié)AF,交桶口沿線CD于O.
因?yàn)橥翱谘鼐CD是 B、F的.對(duì)稱(chēng)軸,所以O(shè)B=OF,而A、F之間的最短線路是直線段AF,又AF=AO+OF,那么A、B之間的最短距離就是AO+OB,故螞蟻應(yīng)該在桶外爬到O點(diǎn)后,轉(zhuǎn)向桶內(nèi)B點(diǎn)爬去.
延長(zhǎng)AC到E,使CE=DF,易知△AEF是直角三角形,AF是斜邊,EF=CD,根據(jù)勾股定理, AF2=(AC+CE)2+EF2
=(12+8)2+152=625=252,解得AF=25.
即螞蟻爬行的最短路程是25厘米.
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