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“正方形ABCD,M为对角线BD上的动点,当M移到什么位置时,AM+BM+CM的值最小”M为BD中点么

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/22 07:22:55
“正方形ABCD,M为对角线BD上的动点,当M移到什么位置时,AM+BM+CM的值最小”M为BD中点么
除了用导数还有别的办法么(初中水平)Tanks!
令正方形ABCD的对角线交点为E.不失一般性地设AB=a,ME=x.易知:BM=√2a/2-x.
由勾股定理,有:AM=√(AE^2+ME^2)=√[(√2a/2)^2+x^2].
由对称图形的性质,得:CM=AM.
设y=AM+BM+CM=2√[(√2a/2)^2+x^2]+√2a/2-x
∴x+y-√2a/2=2√[(√2a)^2+x^2]
两边平方,得:x^2+y^2+a^2/2+2xy-√2ax-√2ay=4[(√2a/2)^2+x^2]
∴3x^2+(√2a-2y)x+3a^2/2+√2ay-y^2=0
将这个等式看成是关于x的一元二次方程,要确保x为实数,必需要它的判别式不小于0,
即:(√2a-2y)^2-4×3(3a^2/2+√2ay-y^2)≥0
∴2a^2-4√2ay+4y^2-18a^2-12√2ay+12y^2≥0
∴y^2-√2ay-a^2≥0,∴(y-√2a/2)^2≥3a^2/2
∴y-√2a/2≥√6a/2,或y-√2a/2≤-√6a/2
∴y≥√2a/2+√6a/2,或y≤√2a/2-√6a/2
y显然是大于0的,∴y≥√2a/2+√6a/2,即y的最小值是√2a/2+√6a/2.
当y取最小值时,就有:2√[(√2a/2)^2+x^2]+√2a/2-x=√2a/2+√6a/2
∴2√[(√2a/2)^2+x^2]=x+√6a/2
两边平方,得:4[(√2a/2)^2+x^2]=x^2+√6ax+3a^2/2
∴3x^2-√6ax+a^2/2=0,∴6x^2-2√6ax+a^2=0,∴(√6x-a)^2=0,∴√6x=a
∴x=√6a/6.
∴此时有:BM=BE-ME=√2a/2-x=(3√2-√6)a/6.
即:当BM的距离为正方形边长的(3√2-√6)/6时,AM+BM+CM最小.