20.(12分)(2003年北京)有三个新兴城镇,分别位于ABC三点处,且AB=AC=aBC=2b.今计划合建一个中心医院,为同时方便三镇,准备建在BC的垂直平分线上的P点处.(建立坐标系如下图)

(1)若希望点P到三镇距离的平方和为最小,点P应位于何处?

(2)若希望点P到三镇的最远距离为最小,点P应位于何处?

分析:本小题主要考查函数、不等式等基本知识,考查运用数学知识分析问题和解决问题的能力.

(1)解:由题设可知,ab>0,记h=,设P的坐标为(0,y),则P至三镇距离的平方和为

f(y)=2(b2+y2)+(hy)2=3(y)2+h2+2b2.

∴当y=时,函数f(y)取得最小值.

∴点P的坐标是(0,).

(2)解法一:P至三镇的最远距离为

g(y)=    

≥|hy|解得y,记y*=,于是

g(y)=    

y*=≥0,即hb时,在[y*,+∞)上是增函数,而|hy|在(-∞,y*)上是减函数,由此可知,当y=y*时,函数g(y)取得最小值;

y*=<0,即hb时,函数在[y*,+∞)上,当y=0时,取得最小值b,而|hy|在(-∞,y*)上为减函数,且|hy|>b.可见,当y=0时,函数g(y)取得最小值.

∴当hb时,点P的坐标为(0,);

hb时,点P的坐标为(0,0).其中h=.

解法二:P至三镇的最远距离为

g(y)=    

≥|hy|解得y,记y*=,于是

g(y)=    

y*≥0,即hb时,z=g(y)的图象如图(a),因此,当y=y*时,函数g(y)取得最小值.

y*<0,即hb时,z=g(y)的图象如图(b),因此,当y=0时,函数g(y)取得最小值.

∴当hb时,点P的坐标为(0,);

hb时,点P的坐标为(0,0).其中h=.

解法三:∵在△ABC中,AB=AC=a

∴△ABC的外心M在射线AO上,其坐标为(0,),且AM=BM=CM.

P在射线MA上,记PP1

P在射线MA的反向延长线上,记PP2.

h=b(如图(c)),

则点M在线段AO上.

这时PABC三点的最远距离为P1CP2A,且P1CMCP2AMA

所以点P与外心M重合时,P到三镇的最远距离最小.

h=b(如图(d)),则点M在线段AO外.

这时PABC三点的最远距离为P1CP2A,且P1COCP2AOC,所以点PBC边的中点O重合时,P到三镇的最远距离最小.

∴当b时,点P的位置在△ABC的外心(0,);

b时,点P的位置在原点O.

 0  50399  50407  50413  50417  50423  50425  50429  50435  50437  50443  50449  50453  50455  50459  50465  50467  50473  50477  50479  50483  50485  50489  50491  50493  50494  50495  50497  50498  50499  50501  50503  50507  50509  50513  50515  50519  50525  50527  50533  50537  50539  50543  50549  50555  50557  50563  50567  50569  50575  50579  50585  50593  447348 

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