直线分析:求使AC-CB最大、AC+CB最小的C(x,0)的x值
嘿,我懂你为啥犯迷糊了——你把两种最值问题的几何适用条件搞混啦!咱们不用微积分,纯靠几何原理就能把这两个问题掰扯清楚:
一、求AC - CB取最大值时的x值
这里核心用的是三角形三边关系:在任意三角形中,两边之差的绝对值小于第三边,也就是 |AC - CB| ≤ AB。当且仅当A、B、C三点共线,且C在AB的延长线上(不是线段AB,是向B外侧延伸的那条线)时,等号成立,此时AC - CB = AB,取到最大值。
咱们一步步算:
- 先算AB的斜率:
k_AB = (-2 - (-4))/(-8 - (-4)) = 2/(-4) = -1/2 - 用点A(-4,-4)写出直线方程:
y + 4 = -1/2(x + 4),化简后得到y = -1/2x - 6 - 找这条直线与x轴(y=0)的交点:代入y=0,解得
0 = -1/2x - 6 → x = -12
所以这部分你之前的结论是对的,x=-12时AC-CB取到最大值。
二、求AC + CB取最小值时的x值
这时候就不能直接用A、B、C三点共线了!因为A和B都在x轴下方,直接连AB与x轴的交点C,得到的AC+CB并不是最小值——这里要用到对称点法,核心思路是把折线AC+CB转化为直线段,利用“两点之间线段最短”来求最小值。
具体步骤:
- 先找点B(-8,-2)关于x轴的对称点B':x坐标不变,y坐标取相反数,得到B'(-8, 2)
- 因为C在x轴上,所以CB = CB'(x轴是BB'的垂直平分线,垂直平分线上的点到线段两端距离相等),这样AC + CB = AC + CB'
- 要让AC + CB'最小,根据两点之间线段最短,当A、C、B'三点共线时,AC + CB' = AB',这就是最小值
- 现在算A(-4,-4)和B'(-8,2)的直线斜率:
k_AB' = (2 - (-4))/(-8 - (-4)) = 6/(-4) = -3/2 - 用点A写出直线方程:
y + 4 = -3/2(x + 4),化简后得到y = -3/2x - 10 - 找这条直线与x轴(y=0)的交点:代入y=0,解得
0 = -3/2x -10 → x = -20/3
这就是题目里给出的正确答案啦!
为啥不能用A、B、C共线求这个最小值?因为当C在AB延长线上时,AC+CB其实是AC + CB = (AB + BC) + BC = AB + 2BC,这肯定比AB'的长度大,毕竟两点之间线段最短,AB'是直接连接A和B'的直线段,长度肯定比折线A-C-B短。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Marva Jami
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