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两点间距离公式,点到直线间距离公式有着广泛的应用,可能因为其形式的“变脸”,使人们不易认清它们,结果导致解题思路受阻,一旦认清距离公式的“变脸”,问题就迎韧而解,下面举例说明.
一、解方程
例1解方程x2-4x+5+x2+1=22.
分析:配方使等式左边可作为两点间距离.
解:原方程配方得(x-2)2+1+x2+1=22,可作为x轴上一点P(x,0)到两定点A(2,1),B(0,-1)的距离和为22,即P点的横坐标就是原方程的解.
又|AB|=(2-0)2+(1+1)2=22,所以点P在线段AB上又在x轴上,点P就是直线AB与x轴的交点,易知AB:y=x-1,与x轴交点为P(1,0),所以原方程解为x=1.
点评:配方法认清距离公式的变脸,就能解有关距离模型的方程.
二、证明不等式
例2已知a+b=1,求证:对任意实数m,n有(m+a)2+(n+b)2≥12(m+n+1)2.
分析:不等式两边开平方,左边作为两点间距离,右边作为点到直线距离
解:因为a+b=1,所以点m(a,b)在直线l:x+y-1=0上,点P(-m,-n)到直线l的距离为d=|-m-n-1|2=|m+n+1|2,因为|PM|≥d(m+a)2+(n+b)2≥|m+n+1|2(m+a)2+(n+b)2≥12(m+n+1)2.
点评:开平方认清距离公式的变脸,就能证明有关距离模型的不等式.
三、求函数最值
图1例3求函数f(x)=x6+4|x|3+x2+4的最小值.
分析:配方并换元转化为两点间距离.
解:令t=|x|3,所以f(x)=x6+4|x|3+x2+4=
(|x|3+2)2+(x-0)2=
(x-0)2+(t+2)2,f(x)可作为t=|x|3上一点A(x,t)到定点B(0,-2)的距离,由图1知当A点在原点时,该距离为2最小,即x=0时,fmin(x)=2.
点评:令y=f(x),形如(x-x1)2+(f(x)-y1)2可作为函数y=f(x)上动点A(x,f(x))到定点B(x1,y1)的距离.
四、求函数的单调性
例4求函数f(x)=|x+2-1-x2|的单调区间及单调性.
分析:把函数f(x)看作点到直线间距离d=|Ax+By+C|A2+B2的形式.
图2解:函数的定义域是-1≤x≤1.令y=1-x2,即x2+y2=1
y≥0如图2,所以f(x)=|x+2-y|=|x+2-y|2×2,几何意义:半圆上动点M(x,y)到定直线L:x-y+2=0距离的2倍,由图2知使OB⊥L,B到L距离最小,易得OB:y=-x,由x2+y2=1,(y≥0)
y=-x,得x=-22即B点横坐标,所以当x由-1→-22时,上半圆上动点M由A→B,M到L距离由大变小,即在[-1,-22]上f(x)递减.
当x由-22→1时,上半圆上动点M由B→C,M到L距离由小变大,即在[-22,1]上f(x)递增.
点评:令y=f(x),形如|Ax+Bf(x)+C|的表示式化为d=|Ax+By+C|A2+B2,看作函数y=f(x)上动点A(x,f(x))到定直线l:Ax+By+C=0间距离.
同学们,当你认真读懂了以上内容后,对距离公式就有了深刻地认识,距离公式无论如何变化,都很难逃脱你的法眼,揭开距离公式的“变脸”,让你轻松解题,快乐学习,本刊就象浩瀚学海中的灯塔,学习上引领你乘风破浪,奋勇向前.
[陕西省户县二中710307]
一、解方程
例1解方程x2-4x+5+x2+1=22.
分析:配方使等式左边可作为两点间距离.
解:原方程配方得(x-2)2+1+x2+1=22,可作为x轴上一点P(x,0)到两定点A(2,1),B(0,-1)的距离和为22,即P点的横坐标就是原方程的解.
又|AB|=(2-0)2+(1+1)2=22,所以点P在线段AB上又在x轴上,点P就是直线AB与x轴的交点,易知AB:y=x-1,与x轴交点为P(1,0),所以原方程解为x=1.
点评:配方法认清距离公式的变脸,就能解有关距离模型的方程.
二、证明不等式
例2已知a+b=1,求证:对任意实数m,n有(m+a)2+(n+b)2≥12(m+n+1)2.
分析:不等式两边开平方,左边作为两点间距离,右边作为点到直线距离
解:因为a+b=1,所以点m(a,b)在直线l:x+y-1=0上,点P(-m,-n)到直线l的距离为d=|-m-n-1|2=|m+n+1|2,因为|PM|≥d(m+a)2+(n+b)2≥|m+n+1|2(m+a)2+(n+b)2≥12(m+n+1)2.
点评:开平方认清距离公式的变脸,就能证明有关距离模型的不等式.
三、求函数最值
图1例3求函数f(x)=x6+4|x|3+x2+4的最小值.
分析:配方并换元转化为两点间距离.
解:令t=|x|3,所以f(x)=x6+4|x|3+x2+4=
(|x|3+2)2+(x-0)2=
(x-0)2+(t+2)2,f(x)可作为t=|x|3上一点A(x,t)到定点B(0,-2)的距离,由图1知当A点在原点时,该距离为2最小,即x=0时,fmin(x)=2.
点评:令y=f(x),形如(x-x1)2+(f(x)-y1)2可作为函数y=f(x)上动点A(x,f(x))到定点B(x1,y1)的距离.
四、求函数的单调性
例4求函数f(x)=|x+2-1-x2|的单调区间及单调性.
分析:把函数f(x)看作点到直线间距离d=|Ax+By+C|A2+B2的形式.
图2解:函数的定义域是-1≤x≤1.令y=1-x2,即x2+y2=1
y≥0如图2,所以f(x)=|x+2-y|=|x+2-y|2×2,几何意义:半圆上动点M(x,y)到定直线L:x-y+2=0距离的2倍,由图2知使OB⊥L,B到L距离最小,易得OB:y=-x,由x2+y2=1,(y≥0)
y=-x,得x=-22即B点横坐标,所以当x由-1→-22时,上半圆上动点M由A→B,M到L距离由大变小,即在[-1,-22]上f(x)递减.
当x由-22→1时,上半圆上动点M由B→C,M到L距离由小变大,即在[-22,1]上f(x)递增.
点评:令y=f(x),形如|Ax+Bf(x)+C|的表示式化为d=|Ax+By+C|A2+B2,看作函数y=f(x)上动点A(x,f(x))到定直线l:Ax+By+C=0间距离.
同学们,当你认真读懂了以上内容后,对距离公式就有了深刻地认识,距离公式无论如何变化,都很难逃脱你的法眼,揭开距离公式的“变脸”,让你轻松解题,快乐学习,本刊就象浩瀚学海中的灯塔,学习上引领你乘风破浪,奋勇向前.
[陕西省户县二中710307]