两点之间的连线:线段最短
想在两点之间找最快到达的路径,线段最短,这是几何里最基础也最实用的结论,可你有没有想过,为啥曲线、折线都比它长?
拿日常走路来说就最直观。你从家楼下的便利店门口,走到小区对面的快递柜,要是直接走直线穿过去,步数最少、时间也最短。可要是绕着花坛走个弧形,或者拐两三个弯走折线,脚下的路明显就变长了,手机计步器上的数字也会蹭蹭往上涨。我之前就犯过这傻事,有次赶时间取快递,非要绕着楼下的健身器材走,本来直线只要28步,绕弯走了56步,还差点错过快递员,现在想起来都觉得好笑。
这可不是随便说说的,有个经典的实验能直接证明。找一张白纸,画两个点,再用不同颜色的笔分别画出线段、折线和曲线,然后拿一根没有弹性的细线,沿着曲线的轨迹摆好,做好标记,再把细线拉直,对比线段的长度,你会发现曲线对应的细线比线段长一大截。折线也是一样的道理,把折线的每一段拉直,拼起来的长度肯定超过两点间
为啥会这样?其实本质就是线段没有多余的“弯路”。曲线是不断改变方向的,每一个弯曲的地方都在额外增加路径的长度;折线是一段一段拼接的,每一个拐点都会让整体路径偏离最短方向,就像你走路时每拐一次弯,就多走了一截没必要
生活里这结论用处可大了,不是只有数学题里才
有人会问,那有没有例外?比如在球面上,两点之间的最短路径就不是直线了,而是大圆上的一段弧线。但在我们日常接触的平面上,线段就是绝对的最短路径,这个结论从来没翻过车。
我之前还试过用绳子在桌面上比划,两个杯子之间,直线摆绳子最短,要是把绳子弯成波浪形,绳子的长度得增加一半才能连接两个杯子,松手后绳子还会自动弹回直线状态,仿佛在“偷懒”走捷径。
其实不用把这个结论想得太复杂,它就是生活里最朴素的道理:少绕弯,走直路,就是最高效的方式。下次你出门的时候,不妨留意一下脚下的路,看看有没有能抄近道的直线,省下来的步数和时间,就是这个几何结论给你的小福利。
下次规划路线时,先在心里画条线段,再对比实际路径,你就能立刻算出能省多少路。