例题:(初中数学奥数题)已知x+y=12,求 √(x^2+4) + √(y^2+9) 的最小值。
今天,数学世界给大家分析一道初中数学奥数题,几乎全班学生看了此题后,都表示毫无头绪无法动笔。这题确实有一定难度,如果不知道技巧,肯定是很难作出来的。
其实,此题要联系几何知识,解本题的关键是利用两点间距离公式的几何意义,再转化为轴对称最短路径来求最值,即可解决问题。此题体现了数形结合思想的重要作用。下面,我们就一起来分析这道例题吧!
分析:观察此题是一道纯粹的代数题,但是直接用代数方法解答将十分困难,使得很多学生看了此题后,都表示毫无头绪。如果将x+y=12变形后得到y=12-x代入√(x^2+4) + √(y^2+9),再类比“两点间的距离公式”进行变形。
于是我们可将要求的问题理解为:求一个点到两点的距离之和的最小值。这样也就是将求值问题转化为求最短路径问题,此时结合轴对称即可求出最小值,于是问题得到解决。
解:由x+y=12可得y=12-x,
将y=12-x代入√(x^2+4) + √(y^2+9),
得√(x^2+4) + √[(12-x)^2+9],
将式子变形,得√[(x-0)^2+(0-2)^2] + √[(x-12)^2+(0-3)^2],
利用两点间距离公式的几何意义,可理解为
要求的结果就是点M(x,0)到A(0,2)和B(12,3)两点的距离的最小值,
由此画出图形如下:
作A关于x轴的对称点A'(0,-2),连接A′B,与x轴交于M,
最小值就是A'B的长,
过B作BD垂直y轴于D,则OD=3,
在Rt△A'DB中,A'D=5,BD=12,
所以A'B=13,
即√(x^2+4) + √(y^2+9) 的最小值是13。
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