运用两点间的距离公式求最值
两点间的距离公式是平面解析几何中最基本的公式.根据题设条件,构设点的坐标,利用两点间的距离公式,数与形相结合,可以使一些代数问题得到直观、形象、简捷、合理的解答.现就两点间的距离公式在求最值中的应用举例说明.
一、求函数的最值
例1求函数yx24x13x210x26的最小值.
分析:本题含有两个根式,切不可把两个无理式的最小值的和作为函数y的最小值,因为这两个根式各自的最小值是在不同的x处取得的.如果从代数的角度考虑,其解答将会比较繁琐,仔细观察式子的结构,改变式子的表示形式:
yx22032x52012,易联想到两点间的距离公式,从而将代数
问题转化为几何问题来解决.解:如图1,在平面直角坐标系内,设点M(2,3),
N5,1,Px,0.
则yx22032x52012
MPPN≥MN
5221325,即y≥5(其中等号在M,P,N三点共线时成立),∴ymi
5.
评注:此题若用纯代数知识求解,则比较麻烦,但联想到利用两点间的距离公式,就会茅塞顿开.
例2求函数fx,yx2y2x12y2x2y12x12y12的
最小值.分析:式子中出现了四个根式、两个变量,且根式中皆为平方和的形式,联想两点间的
距离公式,则可简化解答过程.
解:如图2,fx,y表示在平面直角坐标系
中的动点Px,y到定点A0,0,B1,0,C0,1,
D1,1的距离之和.
而△APD中,PAPD≥AD,当且仅当点P在线段AD上时等号成立;△CPB中,PCPB≥BC,当且仅当点P在线段BC上时等号成立,
f所以PAPDPCPB≥ADBC22,当且仅当点P为AD与BC的交
点时,f(x,y)取得最小值2
2
,此时点
P
的坐标为
12
12
.
二、求距离的平方和的最值
例3已知点A2,1,B2,2,点Px0,y0满足y2x,求PA2PB2取得最小值时
点P的坐标.
分析:利用两点间距离公式将PA2PB2表示为fx,y的形式,再消元得一个关于
x(或y)的二次函数,最后求值.
解:由已知点Px0,y0满足y02x0,结合两点间的距离公式,得
PA2PB2x022y012x022y022
2x028x082y026y05
2x028x088x0262x05
10x0220x013
10x0123,
当x01时,PA2PB2取得最小值3,此时点P的坐标为(1,2).
评注:对于几何中的平方和的最值问题,常是先由两点间的距离公式建立二元函数
fx,y,然后通过消元转化为关于x(或y)的函数f(x)(或f(y)),再求解.
一般地,对于根式内能化成两个完全平方式之和的问题,均可借助于r