对称是思维,将军饮马是技巧:要抓思维,而不是沉迷于技巧

360影视 动漫周边 2025-05-29 15:20 3

摘要:话说:在古希腊,有一位将军,他每天都要放哨,放哨后再去河边饮马,然后再回到军营。

这篇我们说对称

01

将军饮马

在初中数学里,有一个被广泛传播的模型:将军饮马。

何为将军饮马?这里有个故事。

话说:在古希腊,有一位将军,他每天都要放哨,放哨后再去河边饮马,然后再回到军营。

每天的路程都是三点两线,为了省事,他提了一个好问题:怎样才能让我每天走的路程最短?

带着这个问题,他请教了当时的数学家海伦——你看,这个将军是个明白人,他知道到何处找答案。

海伦(就是海伦公式的海伦)发动自己的超级大脑,通过反射原理解决了这个问题。

那么,咱就展开说说反射原理。

看下图,A是放哨的地点,B点是军营,也就是说A、B都是固定的,不能改动。

那么要使路线最短,我们必须在xy这条河上找一个点饮马,让总路程最短。

这个点找在什么位置呢?

我们知道两点之间直线最短,很容易想到点APB在一条直线上,路径就最短。

我们就假设A发出了一束光,到达河面反射到了B,穿过河面就到了B'.

此时,反射点为P,PB=PB',APB'在一条直线上,AB'的连线交河xy于点P。

在P点饮马,总路线路线就最短。

这就是利用了反射原理——那时候这么叫,现在我们的课本上叫“对称”。

B和B'是关于河xy对称的。连接AB',交河xy于点P。根据对称的性质,PB=PB'。那么P点就是我们要寻找的点。

02

对称思维

将军饮马衍生出很多模型。

什么两定一动、两动一定、两动两定、平移、架桥、线段差等等。

这么多模型,其实学生很难分辨:

看到题目,我怎么对应模型?题目多变,我对应正确了吗?我迷糊了,算了这题不做了。

这就是记技巧的后果。

技巧很多,是记不完的,我们掌握的是思维方式。

掌握思维方式是以不变应万变。或者在掌握思维的基础上,你再去琢磨一些技巧,才能【打准】。

将军饮马其实是对称思维的衍生品。

没错,对称是一种思维,它更重要。

我们要深刻理解它、运用它——这之后,其实你不需要记模型。

我们来试试看。

上面这2道题,求两个线段相加的最小值。

路数都一样。

直觉上,三点一线最短;想办法把这三点弄到一条直线上;找到一个点的对称点,利用对称等价代换一条直线;然后连接初始点和对称点,我们就找到目标线段了。

这里的根本是:你利用对称,把另外一条线段做了等价代换。

无论什么模型,抓住这一点。

03

举例

看下面这种,所谓的“两动一定”型。

别管它怎么动,怎么定,就看题目让你求什么。

求三角形周长最小值。

直觉上,还是把三条边放一条直线上周长最短;利用对称,把其他两个边做等价代换。对称点,就找定点的对称点(直觉),动来动去找对称太麻烦。

这么一做,关系出来,问题也就迎刃而解了。

再看所谓的平移。

下面这一题,MN长度是固定的,A点为固定点。

我们还是用对称思维。

周长最小,也就是MN➕A N➕AM最小,MN已知,等价于AN➕A M最小。

直觉上还是要让这些点在一条线上。我们先把AM等价代换,作A的对称点A',连接A'M。为了让它们共线,我们得让N跟M接在一起。于是我们把AN平移过去到M点,形成平行四边形。这样DM就等价于AN了。连接A'D,交BC于M点,DM=AN,A'M=AM,A'D即为所求。

这里需要等价两条线段,本质上还是利用对称,只不过多了一个平移——用平移来等价另一条线段。

来看看两定两动。

这种通常在四边形中。如下图。

B点和D点是固定的,F点和E点是运动的。

求四边形BDEF周长的最小值.

BD和EF都是固定的,也就等价于求BF+DE的最小值。

其实跟上一个平行的一样。

我们先做D点关于x轴的对称点D'。

连接D'A延长交BC于B'.

根据平行的性质,BF=B'A,线段B'D'即为所求线段。

你看,还是利用对称找等价线段,另外一条用平行来等价——为什么用平行?

因为平行可以平移;平移就意味着移动;移动了就能够把点移到一条直线上。

我记不住模型,但是我知道对称是如何使用的。

所以,就以不变应万变。

下面再看看难一些,所谓的搭桥,其实都是大差小不差。

如果你单记模型,很容易搞混的。

但你记住一些底层的规则和思想,就更容易应变。

首先,在一条线上最短,想办法把AC和BD弄一条线上——平移。其次,平移后找A'的对称点A'',把AC=A'D等价为A''D.最后,A''B就是所求。

还是我们上面说的那些。

利用对称,利用三点一线这些更底层的知识来解决问题。

如果你还不死心,我们再看看,更难的【线段相减】问题如何用对称解决。

如下图,无论是点AB在直线同侧还是异侧,绝对值最小,就两个点,作这两个点连线的垂直平分线,交直线于一点,这点就是所求点。

PA=PB了都,相减等于0,你说小不小。

PA-PB的值最大,无论同侧还是异侧,我们假设直线上有一点P,跟AB构成了三角形。

那么PA-PB,就是两边之差,两边之差小于第三边。

要使PA-PB的值最大,那就是两边之差等于第三边,最大。

这时候还要把它们三点弄到一条直线上。如果A和B在同侧,连接AB并延长,延长线与直线的交点,就是我们要找的直线上的P点。如果A和B在异侧,我们就要利用对称,把B弄到A的那一侧去,然后再连接AB'。

你看,还是这么回事——三点一线+对称。

到这里,我们总结一下:

我带你看了将军饮马的诸多模型,其实到底如何对应,我也不知道。遇到题目我根本分不清。

但我知道更本质的东西——对称。

利用对称等价一些边,让参与的点在一条直线上,抓住这个原则,以不变应万变。

最后:不要沉迷于技巧,找到现象背后的东西。

技巧太多了,记不完。

掌握思维,到高中类似的题目还是这样解决。

谢谢阅读,本文结束

来源:宝妈丽丽在修行一点号

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