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棋盘上的勾股定理

2020-11-06申艳

关键词:格点棋盘方格

申艳

勾股定理是人类早期发现并证明的一个重要数学定理,它也是用代数思想解决几何问题的重要工具.勾股定理不仅非常著名,而且有着巨大的实用价值,是出镜率极高的几何“明星”,下面,我们一起来看看在棋盘上如何运用勾股定理解决问题.

例1 (2018年一台湾)嘉嘉参加机器人设计活动,需操控机器人在如图1所示的5x5的方格棋盘上从A点行走至B点,每个小方格皆为边长为1的正方形.主办单位规定了三条行走路径R1,R2,R3,其行经位置如图1与表l所示,

已知A,B,C,D,E,F,G七点皆落在格线的交点(即格点)上,且两点之间的路径皆为直线,在无法使用任何工具测量的条件下,请判断R1,R2,R3三条路径中,最长与最短的路径分别为哪条.写出你的答案,并说明理由,

分析:网格中隐含直角,运用勾股定理可以求出任何一条以格点为端点的线段的长度.

易知R3

∴ 路径R3 (A→G→B)最短,路径R2(A→E→D→F→B)最长.

例2(2017年·浙江)在每个小正方形的边长为1的网格图形中,每个小正方形的顶点称为格点,从一个格点移动到与之相距√5的另一个格点的运动称为一次跳马变换.例如,在4x4的正方形网格图形中(图2),从点A经过一次跳马变换可以到达点B,G,D,E等处,现有20x20的正方形网格图形(图3),则从该正方形网格的顶点M经过跳马变换到达与其相对的顶点Ⅳ处,最少需要跳马变换的次数是多少次?

分析:由顶点M跳到顶点Ⅳ,需尽可能减少路线中的曲折,且尽量沿直线肘Ⅳ(对角线)进行跳马交换.据此,可以发现图4所示的路线路程最短:

①M→B→C→D→ N;

②M→B1→C1→D1→N;

④M→B1→E→D1→N。

再利用勾股定理計算最短路线的长,用最短路线的长除以√5就是最少需要跳马交换的次数,

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