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pap高考(费马点的证明与背景)

费马点的证明

如图,在△ABC中,P为其中任意一点。连接AP,BP,得到△ABP。

合并图册

合并图册(2张)

以 点B为旋转中心,将 △ABP逆时针旋转 60°,得到△EBD

∵旋转60°,且BD=BP,

∴△DBP 为一个等边三角形

∴PB=PD

因此, PA+PB+PC=DE+PD+PC

由此可知当E、D、P、C 四点共线时, 为PA+PB+PC最小

若E、D、P共线时,

∵等边△DBP

∴∠EDB=120°

同理,若D、P、C共线时,则 ∠CPB=120°

∴P点为满足∠APB=∠BPC=∠APC=120° 的点。

历史背景

皮耶·德·费马(Pierre de Fermat)是一个17世纪的法国律师,也是一位业余数学家。之所以称业余,是由于皮耶·德·费马具有律师的全职工作。他的姓氏根据法文与英文实际发音也常译为“费尔玛”(注意“玛”字)。费马最后定理在中国习惯称为费马大定理,西方数学界原名“最后”的意思是:其它猜想都证实了,这是最后一个。

著名的数学史学家贝尔(E. T. Bell)在20世纪初所撰写的著作中,称皮耶·德·费马为”业余数学家之王“。贝尔深信,费马比皮耶·德·费马同时代的大多数专业数学家更有成就,然而皮耶·德·费马并未在其他方面另有成就,本人也渐渐退出人们的视野,考虑到17世纪是杰出数学家活跃的世纪,因而贝尔认为费马是17世纪数学家中最多产的明星。

费马点问题最早是由法国数学家皮埃尔·德·费马在一封写给意大利数学家埃万杰利斯塔·托里拆利(气压计的发明者)的信中提出的。托里拆利最早解决了这个问题,而19世纪的数学家斯坦纳重新发现了这个问题,并系统地进行了推广,因此这个点也称为托里拆利点或斯坦纳点,相关的问题也被称作费马-托里拆利-斯坦纳问题。这一问题的解决极大推动了联合数学的发展,在近代数学史上具有里程碑式的意义。

正确答案为A。

解析:由于是估算压强,所以不计雨滴的重力。设雨滴受到支持面的平均作用力为F,在△t时间内有质量为△m的雨水的速度由v =12m/s减为零。

选向上为正方向,对这部分雨水应用动量定理有:

F△t = 0 – (–△m v) =△m v

得到F=

设水杯横截面积为S,对水杯里的雨水,在△t时间内水面上升△h,

则有△m =ρ S △h F =

压强P=Pa

设荷叶面积为S;

荷叶受到的冲力为F;

荷叶受到的压强为:P;

雨滴的平均速度为v=12m/s;

取雨滴下落方向为正方向;

则根据动量定理:Ft=Δmv

荷叶在t时间内接收到的雨水体积:

V=S*t*0.045/3600;

在t时间内冲击到荷叶面积上的雨水的质量:

m=ρ*V

=ρ* S*t*0.045 /3600;

荷叶受到的冲力:

F=Δmv/t

=-(ρ* S*t*v*0.045/3600)/t

荷叶受到的平均压强:

P=F/S

=-(ρ* S*t*v*0.045/3600)/(t*S)

=-1000*12*0.045/3600

=0.15Pa

故答案为A;

注:45毫米每小时的降水速度,要换算成国际单位

所以出现了0.045/3600.