定长为3的线段AB的端点A,B在抛物线y2=x上移,求AB中点到y轴距离的最小值,并求出此
定长为3的线段AB的端点A,B在抛物线y2=x上移,求AB中点到y轴距离的最小值,并求出此时AB中点M的坐标。
人气:243 ℃ 时间:2020-06-03 09:35:58
解答
首先,设中点M的坐标为:(m,n)
设AB的长度为l:
那么:
A点的坐标就是:(m+lcosθ/2,n+lsinθ/2)
B点的坐标就是:(m-lcosθ/2,n-lsinθ/2)
又:AB长度l=3
故:
A点的坐标就是:(m+3cosθ/2,n+3sinθ/2)
B点的坐标就是:(m-3cosθ/2,n-3sinθ/2)
这里:θ∈(-∞,0)∪(0,+∞) (注:θ不可能为0,因为无论AB如何摆放都不可能完全水平.)
将A、B的坐标代入抛物线方程:y²=x,可得:
(n+3sinθ/2)²=m+3cosθ/2……①式
(n-3sinθ/2)²=m-3cosθ/2……②式
①、②相加,得到:
4n²+9sin²θ=4m……③
①、②相减,得到:
2nsinθ=cosθ ……④
而M到y轴距离就是M的横坐标m (注:由③式可知:m>0)
由③、④可以推出:
m=(4n²+9sin²θ)/4=[(cosθ/sinθ)²+9sin²θ]/4
=(9sin²θ+1/sin²θ-1)/4
=(9sin²θ+1/sin²θ)4-1/4
根据不等式性质:
9sin²θ+1/sin²θ≥2√(9sin²θ*1/sin²θ)=6
并且当9sin²θ=1/sin²θ,即:sin²θ=1/3时,9sin²θ+1/sin²θ取得最小值6
∴当sin²θ=1/3时,m取得最小值:
m=(9sin²θ+1/sin²θ)4-1/4=6/4-1/4=5/4
此时:cos²θ=1-sin²θ=2/3
∴cotθ=±√(cos²θ/sin²θ)=±√2
∴由④式:n=cotθ/2=±√2/2
此时M点坐标为:(5/4,√2/2)或:(5/4,-√2/2)
而M到y轴的最小距离,即m的最小值为:m=5/4
手工计算,错了轻拍~
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