题目内容

6.阅读材料:
①直线l外一点P到直线l的垂线段的长度,叫做点P到直线l的距离,记作d(P,l);
②两条平行线l1,l2,直线l1上任意一点到直线l2的距离,叫做这两条平行线l1,l2之间的距离,记作d(l1,l2);
③若直线l1,l2相交,则定义d(l1,l2)=0;
④对于同一直线l我们定义d(l1,l2)=0,
对于两点P1,P2和两条直线l1,l2,定义两点P1,P2的“l1,l2-相关距离”如下:d(P1,P2|l1,l2)=d(P1,l1)+d(l1,l2)+d(P2,l2)
设P1(4,0),P2(0,3),l1:y=x,l2:y=$\sqrt{3}$x,l3:y=kx,l4:y=k′x,
解决以下问题:
(1)d(P1,P2|l1,l2)=$\frac{3}{2}$+2$\sqrt{2}$,d(P1,P2|l1,l2)=$\frac{3}{2}$+2$\sqrt{2}$;
(2)①若k>0,则当d(P1,P2|l3,l3)最大时,k=$\frac{4}{3}$;
②若k<0,试确定k的值使得d(P1,P2|l3,l3)最大.

分析 (1)作P1M⊥l1,P2N⊥l2,求出d(P1,l1),d(P2,l2)即可得出答案,
(2)①作P1M⊥l3,P2N⊥l3,确定l3⊥P1P2,P1M+P2N的值最大求解即可,
②作P1M⊥l3,P2N⊥l3,点P1关于原点的对称点为P3,设P3,到l3的距离为d3,当l3⊥P3P2,P1M+P2N的值最大求解即可.

解答 解:(1)如图1,作P1M⊥l1,P2N⊥l2,

∵P1(4,0),l1:y=x,
∴sin∠1=$\frac{\sqrt{2}}{2}$,
∴$\frac{M{P}_{1}}{4}$=$\frac{\sqrt{2}}{2}$
∴MP1=2$\sqrt{2}$,
∵P2(0,3),l2:y=$\sqrt{3}$x,
∴sin∠2=$\frac{1}{2}$,
∴$\frac{{P}_{2}N}{3}$=$\frac{1}{2}$,
∴$\frac{{P}_{2}N}{3}$=$\frac{3}{2}$,
d(P1,P2|l1,l2)=d(P1,l1)+d(l1,l2)+d(P2,l2)=2$\sqrt{2}$+0+$\frac{3}{2}$=$\frac{3}{2}$+2$\sqrt{2}$,
故答案为:$\frac{3}{2}$+2$\sqrt{2}$,$\frac{3}{2}$+2$\sqrt{2}$.
(2)①如图2,作P1M⊥l3,P2N⊥l3,

∵P1M+P2N≤P1P2,
又∵d(P1,P2|l3,l3)=P1M+P2N,
∴当l3⊥P1P2,P1M+P2N的值最大,
∴k=tan∠NOP1=$\frac{4}{3}$,
故答案为:$\frac{4}{3}$.
②如图3,作P1M⊥l3,P2N⊥l3,点P1关于原点的对称点为P3,设P3,到l3的距离为d3,

∴d1=d3,
∴d1+d3≤P1P2,
∴当l3⊥P3P2,P1M+P2N的值最大,
∴k=tan∠NOP3=-$\frac{4}{3}$.

点评 本题主要考查了一次函数的综合题,解题的关键是理解d(P1,P2|l1,l2)=d(P1,l1)+d(l1,l2)+d(P2,l2)的意义.

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