任务1 如图5,牧民从A地出发,先到草地边某一处牧马,再到河边饮马,最后回到A处. 牧民怎样走可使所走的路径最短?

任务2 如图6,牧民从A地出发,先到草地边某一处牧马,再到河边饮马,最后回到B处. 牧民怎样走可使所走的路径最短?
任务3 如图7,牧民每天从生活区的边沿A处出发,先到草地边的B处牧马,再到河边C处饮马,最后回到A处. 如何确定A,B,C的位置,使从A

图5 图6 图7
综合与实践 最短路径问题 95
人民教育出版社
处出发,到B处牧马,再到C处饮马,最后回到A处所走的路径最短?
任务4 举出类似上述数学模型的其他现实问题并加以解决.
答案:解:
任务1
作法:
1. 记草地边界所在直线为$l_1$,河岸所在直线为$l_2$;
2. 作点$A$关于直线$l_1$的对称点$A_1$,作点$A$关于直线$l_2$的对称点$A_2$;
3. 连接$A_1A_2$,交$l_1$于点$P$,交$l_2$于点$Q$。
牧民沿路径$A \to P \to Q \to A$行走时路径最短。
由轴对称性质得$AP=A_1P$,$AQ=A_2Q$,总路径长$AP+PQ+QA = A_1P+PQ+QA_2 = A_1A_2$,根据两点之间线段最短,该路径为最短路径。
任务2
作法:
1. 记草地边界所在直线为$l_1$,河岸所在直线为$l_2$;
2. 作点$A$关于直线$l_1$的对称点$A'$,作点$B$关于直线$l_2$的对称点$B'$;
3. 连接$A'B'$,交$l_1$于点$M$,交$l_2$于点$N$。
牧民沿路径$A \to M \to N \to B$行走时路径最短。
由轴对称性质得$AM=A'M$,$BN=B'N$,总路径长$AM+MN+NB = A'M+MN+NB' = A'B'$,根据两点之间线段最短,该路径为最短路径。
任务3
作法:
1. 记草地边界所在直线为$m$,河岸所在直线为$n$,生活区边沿所在直线为$p$;
2. 作点$A$关于直线$m$的对称点$A_1$,作点$A$关于直线$n$的对称点$A_2$;
3. 连接$A_1A_2$,交直线$m$于点$B$,交直线$n$于点$C$,取线段$A_1A_2$与直线$p$的交点为点$A$。
此时路径$A \to B \to C \to A$的总长度最短。
由轴对称性质得$AB=A_1B$,$AC=A_2C$,总路径长$AB+BC+CA = A_1B+BC+CA_2 = A_1A_2$,根据两点之间线段最短,该路径总长度最短。
任务4
举例:在锐角$∠ MON$的内部有一个快递站点$A$,快递员从站点$A$出发,先到墙面$OM$上的点$P$张贴取件通知,再到墙面$ON$上的点$Q$张贴派件通知,最后返回站点$A$,求最短行走路径。
解决方法:
1. 作点$A$关于直线$OM$的对称点$A_1$,作点$A$关于直线$ON$的对称点$A_2$;
2. 连接$A_1A_2$,分别交$OM$于点$P$,交$ON$于点$Q$,路径$A \to P \to Q \to A$即为所求最短路径。
由轴对称性质得$AP=A_1P$,$AQ=A_2Q$,总路径长$AP+PQ+QA = A_1P+PQ+QA_2 = A_1A_2$,依据两点之间线段最短,该路径长度最短。