怎样算出最短的路线
农村里有所学校位于处,学校的学生除了上课以外,还经常到田间A处去实习劳动,劳动完以后,他们习惯地要把农具带到河浜C处去洗干净了再带回学校。这个河浜比较长,在河边任意一点都可以洗农具。有个同学在洗农具的时候提出一个问题:我们到底在哪一点洗农具,花在路上的时间最少?
顿时,大家都议论开了,有的说在这里洗完农具走回学校最近,有的又说在那里洗好。
同学甲说:“应该从田里(A点)对直向河边走,在那里(A′点)洗完农具后,再对着学校一直走回校,这样最省时间。”
同学乙说:“这样洗完农具以后,走的一段路(A′B)太长了。是不是先一直走到学校对面的河边(B′点)去洗农具,再一直走回学校要近些呢?这样,前面虽然多走一段路,但回学校的路却近了。”
同学丙说:“我看这两个地方都不近,还是在你们两个人所说的两个地点(A′和B′)的中间那一点(D点)去洗农具,花在走路上的时间最少了。因为这样走法,前后两段路就差不多一样远了。”
同学丁接着说:“这样前后两段距离还是不相等的。要两段距离相等,应该要把学校和田地之间(A、B两点)连一根线,作出线段的垂直平分线,与河边相交于E点,这样从田里走到E点洗完农具,再走回学校,恐怕更好吧!”
到底谁的主意好呢?没有结论。他们就去请教数学老师。你们猜猜老师怎样回答的?他说:“你们所选的路线都不是最短的路线。应该先作AA′垂直河边,再把AA′延长到F,使然A′F=AA′,然后把连结起来交河边于G点。那么,在G的地方洗农具,走AGB这一折线的路,就是最短的路了。”
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为什么数学老师这样说呢?因为A和F两点的连线垂直于河边XY,而且AA′=A′F,就是A和F是关于直线XY的轴对称点。所以从A和F两处,到河边XY上任意一点的距离都是相等的,即AG=FG由于从F到B的最短距离是直线FGB,所以,折线AGB就是最短的路了。
这看来是一个小问题,多走几步路有什么关系呢?可是,如果A、B是两个村庄,XY是一条河道,在这河道里,要通行轮船运输A、B两村住所出产的农产品和所需要的工业品,就要在河道边上设一个轮船码头,而从A和B又必须分别修两条路通到这个轮船码头。为了节省筑路的人工和材料,为了使造路所占用的地面减到最小限度,为了使造好以后的运输路线最短,都要求这两条路的总长最短。因此,就必须应用这个问题的解答了。