毛軍
極值問(wèn)題一直是數(shù)學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn),也是考試中經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)考點(diǎn),所以掌握一些基本的方法對(duì)極值問(wèn)題的求解是很必要的,并且可以達(dá)到事半功倍的效果,三點(diǎn)共線思想方法就是一種在求極小值中經(jīng)常用到的方法,下面列舉幾例以作參考。
一、三點(diǎn)共線思想在直線中的應(yīng)用
例1、P為直線x-y+1=0上一點(diǎn),A點(diǎn)(-3,5)B點(diǎn)(0,3)為平面上兩點(diǎn),求│PA│+│PB│最小值。
分析:如圖,作點(diǎn)B關(guān)于直線x-y+1=0的對(duì)稱點(diǎn)B',連接AB'。易發(fā)現(xiàn)當(dāng)P為直線x-y+1=0與線段AB'交點(diǎn)時(shí),即A,P,B'三點(diǎn)共線時(shí)│PA│+│PB│取得最小值,且│PA│+│PB│=│PA│+│PB│=│AB'│。
解:。作點(diǎn)B關(guān)于直線x-y+1=0的對(duì)稱點(diǎn)B',求得B'的坐標(biāo)為(2,1),再由兩點(diǎn)間距離公式可以求得。
點(diǎn)評(píng):這是動(dòng)點(diǎn)到兩個(gè)定點(diǎn)間距離和最小的一個(gè)典型例題,請(qǐng)仔細(xì)體會(huì)。
例2、已知實(shí)數(shù)x,y滿足條件x>0,y>0,且x+y=4,則函數(shù)的最小值。
分析:可以把和看成兩個(gè)Rt△ABC,Rt△A'B'C'的斜邊AB和A'B',Rt△ABC的一條直角邊AC=x,Rt△A'B'C'的一條直角邊A'C'=y,再把這兩個(gè)直角三角形放到一起,使得A和A'重合,A'C'和AC在同一條直線上,則,,問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為求直線一動(dòng)點(diǎn)到兩個(gè)定點(diǎn)的距離和最小,且。
解:Z=5。建立直角坐標(biāo)系(如圖),設(shè)A(A')點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,0),B點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,1),C點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,0),B'點(diǎn)的坐標(biāo)為(4,2),C'點(diǎn)的坐標(biāo)為(4,0)。作點(diǎn)B關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)B',求得點(diǎn)B'的坐標(biāo)為(0,-1),連接B'B",再由兩點(diǎn)間距離公式可以求得。
二、三點(diǎn)共線思想在圓錐曲線中的應(yīng)用
例3、(1)拋物線C:y2?=4x上一點(diǎn)P到點(diǎn)A(3,4)與到準(zhǔn)線的距離和最小,則點(diǎn)P的坐標(biāo)為_(kāi)_____________。
(2)拋物線C:y2?=4x上一點(diǎn)Q到點(diǎn)B(4,1)與到焦點(diǎn)F的距離和最小,則點(diǎn)Q的坐標(biāo)為。
分析:(1)A在拋物線外,如圖,連PF,則│PH│=│PF│,因而易發(fā)現(xiàn),當(dāng)A、P、F三點(diǎn)共線時(shí),距離和最小。
(2)B在拋物線內(nèi),如圖,作QR⊥l交于R,則當(dāng)B、Q、R三點(diǎn)共線時(shí),距離和最小。
解:(1)(2,)。連PF,當(dāng)A、P、F三點(diǎn)共線時(shí),│AP│+│PH│=│AP│+│PF│最小,此時(shí)AF的方程為即y=2(x-1),代入y2=4x得P(2,2),(注:另一交點(diǎn)為(),它為直線AF與拋物線的另一交點(diǎn),舍去)
(2)()。過(guò)Q作QR⊥l交于R,當(dāng)B、Q、R三點(diǎn)共線時(shí),│BQ│+│QF│=│BQ│+│QR│最小,此時(shí)Q點(diǎn)的縱坐標(biāo)為1,代入y2=4x得x=,∴Q()。
點(diǎn)評(píng):這是利用定義將“點(diǎn)點(diǎn)距離”與“點(diǎn)線距離”互相轉(zhuǎn)化的一個(gè)典型例題,請(qǐng)仔細(xì)體會(huì)。
例4、F是橢圓的右焦點(diǎn),A(1,1)為橢圓內(nèi)一定點(diǎn),P為橢圓上一動(dòng)點(diǎn)。
①│PA│+│PF│的最小值為;
②│PA│+2│PF│的最小值為。
分析:PF為橢圓的一個(gè)焦半徑,常需將另一焦半徑PF'或準(zhǔn)線作出來(lái)考慮問(wèn)題。
解:(1)4-。設(shè)另一焦點(diǎn)為F',則F'(-1,0)連AF',PF'
當(dāng)P是F'A的延長(zhǎng)線與橢圓的交點(diǎn)時(shí),│PA│+│PF│取得最小值為4-。
(2)3作出右準(zhǔn)線l,作PH⊥l交于H,因a2=4,b2=3,c2=1,a=2,c=1,e=,