2点からの距離(最短経路)❼数学的思考に目覚める会話5-7
数学的思考に目覚める会話5-72点からの距離(最短経路)❼こんにちは。ヨッシーです。私は長年数学教師をしておりました。現在はフィリピンで日本語を教えております。中学校のとき、三平方の定理を習いました。この定理にはいろいろな証明があります。これに驚きました。結果は一つでも考え方は無数にある。自由に考えてよいのだ。数学的思考の魅力に触れた瞬間でした。三平方の定理(ピタゴラスの定理)は世界で最も知られている定理です。図形の距離の問題は、三平方の定理(距離の公式)に由来します。このシリーズは距離について考察します。目には見えにくいが世界の背景にあるのが数学です。最先端の人工知能もその背景は数学なのです。数学の世界はとても美しくあります。美しいモノは、なぜか役にも立つようです。数学の魅力がわかれば世界が変わって見えるでしょう。あなたもそのような数学の魅力に触れてみませんか。数学的思考は公式を覚えるモノではありません。公式を導き出す思考です。数学的思考に目覚めた人々が未来の世界を創造していきます。【今回の課題】2点からの距離の和❼登場人物はヨッシー先生(Y先生)、努力家のM君、直観のするどいH君、冷静なSさん。この3人とヨッシー先生の会話で構成されています。ヨッシー先生「みなさん、こんにちは」M「今回は何ですか」ヨッシー先生「前回まで、2点からの距離の和について考察しました。 今回は別の観点で考察します」M「別の観点とは何ですか」ヨッシー先生「前に点と曲線の距離を考えました。図形の意味で考えました」H「円が曲線に接する、その接点で距離が最小となる」1M「上の例は、原点と直線の距離ですね」2M「上の例は4次関数のグラフと原点の距離です」ヨッシー先生「では、2点から直線上の点までの距離の和の問題。 図形的に考えてみましょう」3H「何か、図形が接するのですか」ヨッシー先生「次の図形を見てください」4M「楕円が直線に接する時?」H「楕円?どんな図形ですか」S「2定点からの距離の和が一定となる点の集合」ヨッシー先生「楕円について考えてみます」5H「x軸上の2つの定点A、Bからの距離の和PA+PBが一定(=2a) となる点の集合(軌跡)ですね」M「楕円の式を求めます」6ヨッシー先生「点A、Bを楕円の焦点といいます。 定数aの値が大きくなると、楕円が膨らんでいきます」H「だから、楕円が接する時に距離の和が最小になるんだ!」M「グラフソフトで描いてみます」7H「確かに接点PでAP+BPが最小になっています」S「y=AP+BPのグラフで確認できます」M「グラフソフトは強力ですね」 グラフソフトで確認する。 テクノロジーを利用して数学をする。 これも数学的思考力の一つだ。【問題】 2定点A(-c,0)、B(c,0)、直線y=mx+c直線上の点Pに対しAP+BPの最小値を求めよ。8M「重解条件で最小距離を求めたわけだ」H「発想を変えたわけですね。面白いです」ヨッシー先生「公式を確認してみましょう」9H「確かにaの値はあっていますね」M「自由に考えて答えが確認できる」H「グラフソフトを使いとても面白いですね」 直線から放物線に変える。 問題を拡張する。 これは数学的思考です。ヨッシー先生「放物線上の点と2定点までの距離の和について考えてみます。 グラフソフトで図を描いてみます」10H「楕円を描いてみます」11H「確かに楕円の接点PでAP+BPが最小となります」 今回は以上です。