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我们有一个等腰三角形ABC,其中AC等于BC等于5。D是AC上的一点,CD等于3,BD垂直于AC。P是BD上的一个动点,我们需要求PA加上五分之三倍PB的最小值。
首先计算各边长度。AD等于AC减CD,即5减3等于2。利用勾股定理,BD等于根号下BC平方减CD平方,即根号下25减9等于4。接下来建立坐标系,以D为原点,AC为x轴,BD为y轴。这样A点坐标为负2逗号0,B点坐标为0逗号4,C点坐标为3逗号0。P点在BD上,坐标为0逗号y,其中y的范围是0到4。
现在计算PA和PB的长度。PA等于根号下负2减0的平方加0减y的平方,化简得根号下4加y平方。PB等于根号下0减0的平方加4减y的平方,由于y在0到4之间,所以PB等于4减y。接下来建立目标函数f(y)等于PA加五分之三倍PB,即根号下4加y平方加五分之三乘以4减y,化简得根号下4加y平方加五分之十二减五分之三y。
第五步对函数求导。f撇y等于y除以根号下4加y平方减五分之三。令导数等于0,得到y除以根号下4加y平方等于五分之三。两边平方得y平方除以4加y平方等于二十五分之九。化简得25y平方等于9乘以4加y平方,即16y平方等于36,解得y等于二分之三。这是函数在区间内的唯一驻点,对应图像中的红色点。
第七步计算各点的函数值。当y等于二分之三时,PA等于二分之五,PB等于二分之五,函数值为4。当y等于0时,函数值为4点4。当y等于4时,函数值约为4点47。比较这三个值,最小值为4。因此,PA加五分之三倍PB的最小值是4。