浙江省嘉善第二高級中學 (314100) 魯和平
距離是一個非常重要的幾何量.在高中數(shù)學里,學生共學過三個距離公式:兩點間的距離公式;平行直線之間的距離公式;點到直線的距離公式.如果我們把這三個距離公式,看作三個解題的思維模型,就可以按圖索驥,解題思路也隨之油然而生.
由于很多代數(shù)式的結構與兩點間的距離公式有著驚人的相似之處,我們就可以運用配方法,調整各個坐標的符號,配湊成兩點間的距離公式模型,再充分挖掘其幾何特征,即可求解.
圖1
評注:本題的關鍵在于將三點A,B,D調整為共線,這樣點A固定,|AC|亦固定,二元函數(shù)的最小值就確定了.
圖2
評注:本題結構式較為復雜,由于含有sinx,cosx自然就會聯(lián)想到單位圓.通過計算斜率,發(fā)現(xiàn)O,D,C三點共線,最后論證當點P與點D重合時,f(x)=f(θ)=|PA|+|PB|+|PC|才能取得最小值,對直覺思維的要求很高.
圖3
評注:對函數(shù)表達式結構進行一系列改造,轉化為拋物線上的動點M,到定點A及焦點F的距離之和,利用拋物線的幾何性質,問題就迎刃而解.
例4 求函數(shù)y=x4-12x3+68x2-192x+832的最小值.
評注:先對函數(shù)解析式通過因式分解、配方才能發(fā)現(xiàn)它與兩點間距離公式的異曲同工之處.將兩距離之積轉化為三角形面積問題,也是思維上的重大飛躍.用三角法求出sinA的最大值,也是本題的一大難點.
由于兩平行直線之間的距離公式,是由兩點間的距離公式導出的.所以很多結構式,貌似兩點間的距離公式的模型,實則可以轉化為兩平行直線之間的距離公式的模型求解.
評注:先構建模型,把動點設置在反比例函數(shù)圖像上,然后從解析幾何角度,求出與已知直線平行的切線,再利用兩平行直線之間的距離公式,得出函數(shù)的最小值,思路妥帖自然.
評注:化歸為點到直線的距離公式的模型,模仿上一題的思維模式,求出與已知直線平行的切線方程,再運用兩兩平行直線之間的距離公式求出最小值.
點到直線的距離公式,無論是公式推導方法,還是公式的用途,都是解析幾何里濃墨重彩的絢麗華章.對點到直線的距離公式的研發(fā)和挖掘,是一件非常具有價值的工作,而構造點到直線的距離公式的模型,求解最值問題,應成為數(shù)學解題的理想與追求.
圖4
評注:本題重點在于對函數(shù)解析式的重組和變形,從而構造出點到直線的距離公式的模型.由于動點在半圓周上運動,就可利用幾何方法破解.
例8 已知a,b∈R,關于x的方程x4+ax3+2x2+bx+1=0有一個實根,求a2+b2的最小值.
圖5
評注:本題關鍵在于變換思維視角,將方程視作一條直線.再從幾何角度,成功轉化為點到直線的距離公式模型,接著恒等變形,進一步化歸為基本不等式求出最小值.
由此可見,三個距離公式既是計算距離針對性很強的工具,又是我們因數(shù)構形的一種思維模型,只要我們開動腦筋,合理猜想,精心構造,就可收獲成功的喜悅.