距离和最值问题
一点到两点的距离和最小值
一点到两点的距离和最小值在数学中，一点到两点的距离和最小值是一个常见的问题。
这个问题经常出现在几何学、优化理论和数据分析中，具有广泛的应用。
首先，让我们来看看一点到两点的距离是什么。
在二维空间中，我们可以用勾股定理来计算两点之间的距离。
设点A的坐标为(x1, y1)，点B的坐标为(x2,y2)，则点A到点B的距离可以表示为√((x2-x1)²+(y2-y1)²)。
同样地，在三维空间中，点A到点B的距离可以表示为√((x2-x1)²+(y2-y1)²+(z2-z1)²)。
根据这个公式，我们可以计算出任意两点之间的距离。
那么，一点到两点的距离和最小值是什么意思呢？它表示的是，在给定的一组点中，选择一个点，使得这个点到其余两个点的距离之和最小。
这个问题可以用于解决很多实际问题，比如在城市规划中选择最佳的交通枢纽位置，或者在物流中选择最佳的仓库位置等。
接下来，我们将介绍一些具体的应用例子，以帮助读者更好地理解一点到两点的距离和最小值的概念。
首先，我们考虑一个城市规划的问题。
在一个城市中，有多个居民区和商业区，我们需要选择一个位置建设一个公园，以方便居民休闲和娱乐。
我们可以将居民区和商业区视为点集，然后利用一点到两点的距离和最小值的概念来选择最佳的公园位置。
具体做法是，计算每个点到其余两个点的距离之和，然后选择使得这个距离和最小的点作为公园的位置。
这样，我们就能够选择一个最佳的位置，以满足尽量多的居民和商业区的需求。
其次，我们考虑一个物流优化的问题。
在一个物流系统中，有多个仓库和多个客户，我们需要选择一个仓库位置，以最小化物流成本。
同样地，我们可以将仓库和客户视为点集，然后利用一点到两点的距离和最小值的概念来选择最佳的仓库位置。
具体做法是，计算每个点到其余两个点的距离之和，然后选择使得这个距离和最小的点作为仓库的位置。
通过这种方法，我们就能够降低物流成本，提高物流效率。
与圆有关的最值问题-2022-2023学年高二数学(人教A版2019选择性必修第一册)(解析版)
圆专题：与圆有关的最值问题一、圆上的点到定点的距离最值问题一般都是转化为点到圆心的距离处理，加半径为最大值，减半径为最小值 已知圆及圆外一定点，设圆的半径为则圆上点到点距离的最小值为，最大值为 即连结并延长，为与圆的交点，为延长线与圆的交点.二、圆上的点到直线的距离最值问题已知圆和圆外的一条直线，则圆上点到直线距离的最小值为，距离的最大值为（过圆心作的垂线，垂足为，与圆交于，其反向延长线交圆于三、切线长度最值问题1、代数法：直接利用勾股定理求出切线长，把切线长中的变量统一成一个，转化成函数求最值；2、几何法：把切线长最值问题转化成圆心到直线的距离问题．已知圆和圆外的一条直线，则过直线上的点作圆的切线，切线长的最小值为.C P C r P PM PC r =-PN PC r =+PC M PC NPC C l C l PM d r -=-C l PN d r -=+C l P CP C M CN C l l PM lCPM四、过圆内定点的弦长最值已知圆及圆内一定点，则过点的所有弦中最长的为直径，最短的为与该直径垂直的弦.五、利用代数法的几何意义求最值 1、形如ax by y --=的最值问题，可以转化为过点),(y x 和点),(b a 的动直线斜率的最值问题；2、形如22)()(b y a x z -+-=的最值问题，可以转化为点),(y x 和点),(b a 的距离的平方的最值问题；3、形如by ax z +=的最值问题，可以转化为动直线纵截距的最值问题题型一 圆上的点到定点的距离最值【例1】若点M 在曲线2264120x y x y +--+=上，O 为坐标原点，则OM 的取值范围是______．【答案】13131⎡⎤⎣⎦【解析】曲线2264120x y x y +--+=，即()()22321x y -+-=，C P P MN表示圆心()3,2C ，半径1r =的圆，则223213OC +因为点M 在曲线2264120x y x y +--+=上，所以OC r OM OC r -≤≤+，131131OM ≤≤，即13131OM ⎡⎤∈⎣⎦； 故答案为：13131⎡⎤⎣⎦【变式1-1】在圆()()22232x y -++=上与点(0,5)-距离最大的点的坐标是______．【答案】()32-，【解析】()()22025382-+-+=>，∴点(0,5)-在圆外∴圆上与点(0,5)-距离最远的点，在圆心与点(0,5)-连线上，且与点(0,5)-分别在圆心两侧， 令直线解析式：y kx b =+，由于直线通过点(2,3)-和(0,5)-，可得直线解析式：5y x =-， 与圆的方程联立，可得()()22222x x -+-=，3x ∴=或1x =∴交点坐标为(3,2)-和(1,4)-，其中距离点(0,5)-较大的一个点为(3,2)-.【变式1-2】已知圆C ：222x y +=，点(,3)A m m -，则点A 到圆C 上点的最小距离为（ ）A ．1B ．2C 2D 32 【答案】C【解析】由圆C ：222x y +=，得圆()0,0C ，半径r 2，所以()2223269AC m m m m =+--+()23239222m -+ 所以点A 到圆C 3222.故选：C.【变式1-3】已知点()2,0A -，()2,0B ，()4,3C ，动点P 满足PA PB ⊥，则PC 的取值范围为（ ）A ．[]2,5B ．[]2,8C ．[]3,7D ．[]4,6 【答案】C【解析】由题设，P 在以||AB 为直径的圆上，令(,)P x y ，则224x y +=(P 不与,A B 重合)，所以PC 的取值范围，即为()4,3C 到圆224x y +=上点的距离范围，又圆心(0,0)到C 的距离22(40)(30)5d -+-，圆的半径为2， 所以PC 的取值范围为[,]d r d r -+，即[]3,7.故选：C【变式1-4】已知(2,0)A -，(2,0)B ，点P 是圆223)7)1:((C x y -+=上的动点，则22||||AP BP +的最小值为A ．9B ．14C ．26D ．28 【答案】C【解析】设O 为坐标原点，设(,)P x y ，圆C 圆心为7)C ，则()222222222||||(2)(2)282|8|AP BP x y x y x y PO +=+++-+=++=+， 又222min ||(||)(41)9PO OC r =-=-=，所以()22min ||||18826AP BP +=+=，故选：C.【变式1-5】已知直线l 与圆22:9O x y +=交于A ，B 两点，点()4,0P 满足PA PB ⊥，若AB 的中点为M ，则OM 的最大值为（ ） A ．222+B ．32 C ．322 D ．322【答案】A【解析】设1122(,),(,)A x y B x y ，AB 中点(,)M x y ，则122x x x +=，122y y y +=，又22119x y +=，22229x y +=，则222212121212112222(()2)182x y x y x x x x y y y y +--++=+=++，所以221221229x y y x x y -=++，又PA PB ⊥，则0PA PB ⋅=，而11(4,)PA x y =-，22(4,)PB x y =-， 所以1212124()160x x x x y y -++=+，即1212816x x x y y -=+，综上，22228169x y x --=+，整理得22(2)12x y +-=，即为M 的轨迹方程， 所以M 在圆心为(2,0)2的圆上， 则22max(20)(02220)OM-=-=+，故选：A.题型二 两圆上的动点的距离最值【例2】已知点,P Q 分别为圆()()221:241C x y -++=与圆()()222:234C x y +++=的任意一点，则PQ 的取值范围是（ ）A ．17174⎡⎤⎣⎦B ．17173⎡⎤⎣⎦C ．17172⎡⎤⎣⎦D ．17171⎡⎤⎣⎦【答案】B【解析】()()221:241C x y -++=的圆心为()12,4C -,半径11r =，()()222:234C x y +++=的圆心为()22,3C --,半径22r =，圆心距()()221222431712d r r =++-+=>+=+，∴两圆相离，∴[]1212,PQ d r r d r r ∈--++=17173⎡⎤⎣⎦，故选：B.【变式2-1】已知两定点(2,0)A -，(1,0)B ，如果动点P 满足2PA PB =，点Q 是圆22(2)(3)3x y -+-=上的动点，则PQ 的最大值为（ ）A ．53B ．53+C ．323+D ．323-【答案】B【解析】设(,)P x y ，因为2PA PB =2222(2)2(1)x y x y ++=-+22(2)4x y ∴-+=因此PQ 最大值为两圆心距离加上两圆半径，即为22(22)3+2+3=5+3-+【变式2-2】已知直线1:0l kx y +=()k R ∈与直线2:220l x ky k -+-=相交于点A ，点B 是圆22(2)(3)2x y +++=上的动点，则||AB 的最大值为（ ） A ．32 B ．52 C ．522+ D ．322+【答案】C 【解析】由0220kx y x ky k +=⎧⎨-+-=⎩，消去参数k 得22(1(1)2x y -+-=），所以A 在以(1,1)C 2又点B 是圆22(2)(3)2x y +++=上的动点，此圆圆心为(2,3)D --2，22(12))(13)5CD +++，∴AB 的最大值为22522CD =+ C.【变式2-3】设圆221:104250C x y x y +-++=与圆222:142250C x y x y +-++=，点A ，B 分别是1C ，2C 上的动点，M 为直线y x =上的动点，则||||MA MB +的最小值为( )A ．3157-B ．3137-C ．524-D ．534- 【答案】B【解析】根据题意，圆221:104250C x y x y +-++=，即22(5)(2)4x y -++=，其圆1C 的圆心(5,2)-，2r =，圆222:142250C x y x y +-++=，即22(7)(1)25x y -++=， 其圆2C 的圆心(7,1)-，5R =，如图所示：对于直线y x =上的任一点M ，有1212||||||||||||7MA MB MC MC R r MC MC ++--=+-， 求||||MA MB +的最小值即求12||||7MC MC +-的最小值，即可看作直线y x =上一点到两定点1C 、2C 距离之和的最小值减去7， 由平面几何的知识易知当1C 关于直线y x =对称的点为(2,5)C -， 与M 、2C 共线时，12||||MC MC +的最小值，其最小值为2||313CC =， 故||||MA MB +的最小值为3137-；故选：B ．【变式2-4】已知圆221:(1)(1)1C x y -+-=，圆222:(3)(2)4C x y -+-=，动点P 在x 轴上，动点M ，N 分别在圆1C 和圆2C 上，则||||PM PN +的最小值是 ． 133【解析】如图所示，圆1C 关于x 轴的对称圆的圆心坐标(1,1)A -，半径为1，圆2C 的圆心坐标2(3,2)C ，半径为2， 连接2AC ，故2||4913AC =+=， 故||||PM PN +的最小值是133- 故答案为：133-．【变式2-5】已知圆()()221:111C x y -++=，圆()()222:459C x y -+-=，点M 、N 分别是圆1C 、圆2C 上的动点，点P 为x 轴上的动点，则PNPM-的最大值是（ ）A ．254B ．9C ．7D ．252 【答案】B【解析】圆()()221:111C x y -++=的圆心为()11,1C -，半径为1，圆()()222:459C x y -+-=的圆心为()24,5C ，半径为3．()max minmaxPN PM PN PM-=-，又2max 3PN PC =+，1min 1PM PC =-，所以，()()()2121max 314PN PM PC PC PC PC -=+--=-+． 点()24,5C 关于x 轴的对称点为()24,5C '-，()()2221211241515PC PC PC PC C C ''-=-≤=-+-+，所以，()max 549PN PM -=+=， 故选：B ．【变式2-6】已知圆()221:2(3)1C x y ++-=，圆222:(4),(2)4,C x y M N -+-=分别是圆12,C C 上的动点，P 为x 轴上的动点，则PM PN -的最大值为（ ）A 371B 373C ．351D ．2013173【答案】B【解析】由已知圆心1(2,3)C -，半径为1，圆心2(4,2)C ，半径为2，11PM PC C M ≤+，22PN PC C N ≥-，∴11PM PN PC C M -≤+-()22PC C N -1211123PC PC C M C N PC PC =-++=-+123373C C ≤+=，当且仅当12,,P C C 三点共线时等号成立，此时M 为1PC 的延长线与圆1C 的交点，N 为线段2PC 与圆2C 的交点． 故选：B ．题型三 圆上的点到直线的距离最值【例3】点P 为圆22(1)2x y -+=上一动点，点P 到直线3y x的最短距离为（ ）A ．22B ．1C 2D ．22【答案】C【解析】圆22(1)2x y -+=的圆心为(1,0)，半径2r =则圆心(2,0)到直线30x y -+=的距离为22103221(1)d -+=+-所以直线与圆相离， 则点P 到直线3yx的最短距离为圆心到直线的距离再减去半径．所以点P 到直线20l x y -+=:的最短距离为2222=．故选：C ．【变式3-1】已知P 是半圆C 22y y x -=-上的点，Q 是直线10x y --=上的一点，则PQ 的最小值为（ ） A 32 B 21 C 21 D 2【答案】D2222202(1)1(0)20x y y x x y x x y y -≥⎧-=-⇒⇒+-=≤⎨+-=⎩，如图所示，显然当P 运动到坐标原点时，PQ 有最小值， 最小值为原点到直线10x y --=的距离， 即22min 1221(1)PQ -=+-=，故选：D【变式3-2】直线20x y ++=分别与x 轴，y 轴交于A ，B 两点，点P 在圆()2222x y -+=上，则ABP △面积的取值范围为（ ）A ．[]2,6B ．[]4,8C ．[]28,D ．[]4,6 【答案】A【解析】圆心()2,0到直线20x y ++=距离202222d ++==所以点P 到AB 距离即高h 的范围2,32⎡⎤⎣⎦，又可求得22AB =， 所以ABP △面积12S AB h =⋅的取值范围为[]2,6.故选：A.【变式3-3】圆面224440x y x y --++≤与圆面222220x y x y ---+≤的公共部分M(含边界)上的点到直线3450x y ++=的最短距离为（ ） A ．225B ．325 C ．165 D ．95【答案】D【解析】由224440x y x y --++≤，即()()22224x y -+-≤，圆心为()2,2C ，半径12r =，222220x y x y ---+≤，即()()22114x y -+-≤，圆心为()1,1B ，半径22r =，则两圆面公共部分M 的平面区域如下图黑色阴影部分所示： 则圆心C 到直线3450x y ++=的距离223242519534d ⨯+⨯+=+， 则黑色阴影区域内的点到直线3450x y ++=的最短距离为1199255d r -=-=； 故选：D题型四 圆的切线长度最值问题【例4】直线1y x =-上一点向圆()2231x y -+=引切线长的最小值为（ ）A ．22B ．1C 7D ．3 【答案】B【解析】圆()2231x y -+=的圆心为()3,0，半径为1，圆心到直线10x y --=212=>. ()22211-=，故选：B【变式4-1】已知过坐标原点O 的直线与圆22:86210C x y x y +-++=相切，则切线长（点O 与切点间的距离）为（ ） A ．3 B ．4 C 21 D ．5 【答案】C【解析】圆C 的标准方程为()()22434-++=x y ，圆心()4,3C -，半径2r =，所以5OC =，切线长为22225221L OC r =-=-故选C.【变式4-2】已知圆O ：223x y +=，l 为过(2M 的圆的切线，A 为l 上任一点，过A 作圆N ：()2224x y ++=的切线，则切线长的最小值是__________.39【解析】由题，直线OM 2，故直线l 的斜率为2 故l 的方程为)221y x =-，即230x -=. 又N 到l 的距离22203312d -+-==+ 251339433⎛⎫-== ⎪⎝⎭【变式4-3】若圆C ：222270x y x y +---=关于直线30ax by ++=对称，由点P (,)a b 向圆C 作切线，切点为A ，则线段P A 的最小值为___． 14【解析】圆22:2270C x y x y +---=化为22(1)(1)9x y -+-=，圆的圆心坐标为()1,1，半径为3r =．圆22(1)(1)9x y -+-=关于直线30ax by ++=对称，所以()1,1在直线上，∴30++=a b ，即3b a =--， 点(,)a b 22(1)(1)a b -+-所以点(,)a b 向圆C 所作切线长：()()2223711924212a b a ⎛⎫-+--=++ ⎪⎝⎭ 当且仅当32a =-14．题型五 过圆内定点的弦长最值【例5】直线()13y k x -=-被圆()()22224x y -+-=所截得的最短弦长等于（ ）A 2B ．23C ．22D 5【答案】C【解析】圆22(2)(2)4x y -+-=的圆心为(2,2)C ，半径2r =，又直线1(3)y k x -=-，∴直线恒过定点(3,1)P ，当圆被直线截得的弦最短时，圆心(2,2)C 与定点(3,1)P 的连线垂直于弦， 22(23)(21)2-+-∴所截得的最短弦长：2222(2)22-=C ．【变式5-1】已知圆O ：2210x y +=，已知直线l ：()2,ax by a b a b +=-∈R 与圆O的交点分别M ，N ，当直线l 被圆O 截得的弦长最小时，MN =（ ） A 35B 55C ．5D ．35【答案】C【解析】直线l ：()2,ax by a b a b +=-∈R ，即()()210a x b y -++=，所以直线过定点()2,1A -，()22||215OA =+-，圆O 半径10r =点A 在圆O 内，所以当直线与OA 垂直的时候，||MN 最短， 此时22||2||25MN r OA =-=C ．【变式5-2】当圆22:4630C x y x y +-+-=的圆心到直线:10l mx y m ++-=的距离最大时，m =（ ）A ．34B ．43C ．34-D ．43- 【答案】C【解析】因为圆22:4630C x y x y +-+-=的圆心为(2,3)C -,半径4R =，又因为直线:10l mx y m ++-=过定点A(-1,1), 故当CA 与直线l 垂直时，圆心到直线的距离最大， 此时有1AC l k k =-，即4()13m ，解得34m =-.故选：C.【变式5-3】已知点P 在直线4x y +=上，过点P 作圆22:4O x y +=的两条切线，切点分别为A ，B ，点M 在圆22:(4)(5)1G x y -+-=上，则点M 到直线AB 距离的最大值为（ ）A ．4B ．6C 101D 131【答案】B【解析】根据题意，设(,)P m n 为直线4x y +=上的一点，则4m n +=，过点P 作圆22:4O x y +=的切线，切点分别为A 、B ，则有OA PA ⊥，OB PB ⊥，则点A 、B 在以OP 为直径的圆上，以OP 为直径的圆的圆心为C (2m ，)2n ，半径221||2m nr OP +==，则其方程为2222()()224m n m n x y +-+-=，变形可得220x y mx ny +--=，联立222240x y x y mx ny ⎧+=⎨+--=⎩，可得圆C 和圆O 公共弦AB 为：40mx ny +-=， 又由4m n +=，则有(4)40mx m y +--=， 变形可得()440m x y y -+-=， 则有0440x y y -=⎧⎨-=⎩，解可得1x y ==，故直线AB 恒过定点()1,1Q ，点M 在圆22:(4)(5)1G x y -+-=上，则点M 到直线AB 距离的最大值为22||1(41)(51)16GQ +-+-=．故选：B ．题型六 利用代数式几何意义求最值【例6】已知实数x ，y 满足2266140x y x y +--+=，求2223x y x +++的最大值与最小值．【答案】最大值为51，最小值为11【解析】已知方程2266140x y x y +--+=可化为()()22334x y -+-=，则此方程表圆，且圆心C 的坐标为()3,3，半径长2r =．又()22222312x y x x y +++=+++．它表示圆上的(),P x y 到()1,0E -的距离的平方再加2；所以当点P 与点E 的距离最大或最小时，所求式子就取最大值或最小值，显然点P 与点E 距离的最大值为2CE +， 点P 与点E 距离的最小值为2CE -. 又因为()223135CE =++=，则2223x y x +++的最大值为27251+=，2223x y x +++的最小值为23211+=；即2223x y x +++的最大值为51，最小值为11.【变式6-1】已知点(),P x y 在圆：()2211x y +-=上运动．试求：（1）(223x y +的最值；（2）12y x --的最值； 【答案】（1）最大值为9，最小值为1；（233 【解析】（1）设圆()2211x y +-=的圆心为()0,1A ，半径1r =，点(),P x y 在圆上，所以(223x y +表示(),P x y 到定点()3,0E 的距离的平方， 因为()22312AE =+=，所以AE r PE AE r -≤≤+，即13PE ≤≤，所以(22139x y ≤+≤，即(223x y +的最大值为9，最小值为1；（2）点(),P x y 在圆上，则12y x --表示圆上的点P 与点()2,1B 的连线的斜率， 根据题意画出图形，当P 与C （或)D 重合时，直线()BC BD 与圆A 相切，设直线BC 解析式为1(2)y k x -=-，即210kx y k --+=，∴圆心(0,1)到直线BC 的距离d r =，即2|2|11k k -=+，解得3k =， 333k ，即31323y x --， ∴12y x --33【变式6-2】设(,)P x y 是圆22(2)1C x y -+=上任意一点，则22(5)(4)x y -++的最大值为( )A ．6B ．25C ．26D ．36 【答案】【解析】22(5)(4)x y -++表示圆C 上的点到点(5,4)-的距离的平方，圆22(2)1C x y -+=的圆心(2,0)C ，半径为1，圆心C 到点(5,4)-的距离为22(25)45-+=，22(5)(4)x y ∴-++的最大值是2(51)36+=．故选：D ．【变式6-3】已知圆22:(3)(4)1C x y -+-=，点(0,1)A -与(0,1)B ，P 为圆C 上动点，当22||||PA PB +取最大值时点P 坐标是 ． 【答案】18(5，24)5． 【解析】设(,)P x y ，则22222222||||(1)(1)2()2d PA PB x y x y x y =+=++++-=++，22x y +的几何意义是(,)P x y 到原点的距离，由已知，圆心(3,4)C ，半径为1，C 到O 的距离||5CO =，∴22x y +的最大值是516+=，d ∴的最大值为226274⨯+=，由直线43y x =与圆22:(3)(4)1C x y -+-=，可得(512)(518)0x x --=，125x ∴=或185x =，∴当22||||PA PB +取最大值时点P 坐标是18(5，24)5．故答案为：18(5，24)5．题型七 面积的最值问题【例7】已知圆E 经过点(0,0)A ，(1,1)B ，(2,0)C ． （1）求圆E 的方程；（2）若P 为圆E 上的一动点，求ABP ∆面积的最大值． 【答案】（1）22(1)1x y -+=【解析】（1）设圆的方程为220x y Dx Ey F ++++=，22(40)D E F +->，由题意可得020420F D E F D F =⎧⎪+++=⎨⎪++=⎩，解得200D E F =⎧⎪=⎨⎪=⎩，则圆E 的方程为2220x y x +-=即22(1)1x y -+=； （2）(0,0)A ，(1,1)B AB ∴的方程：0x y -=，且||2AB =，∴圆心(1,0)E 到直线AB 的距离为|1|222d ==， ∴点P 到直线AB 的距离的最大值为212+， ∴121212||(1)2(1)22222ABPS AB ∆+⨯⨯+=⨯⨯+=． 故ABP ∆面积的最大值为122+．【变式7-1】已知圆22:(1)(1)4C x y -+-=，P 为直线:220l xy 上的动点，过点P 作圆C 的切线PA ，切点为A ，当PAC △的面积最小时，PAC △的外接圆的方程为（ ）A ．22115224x y ⎛⎫⎛⎫-+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ B ．22119224x y ⎛⎫⎛⎫-+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ C ．221524x y ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭ D ．221524x y ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭ 【答案】C【解析】由题可知，PA AC ⊥，半径2AC =，圆心(1,1)C ，所以222142PACSPA AC PA PC AC PC =⋅==-=-要使PAC △的面积最小，即PC 最小，PC 的最小值为点(1,1)C 到直线:220l xy 22212521+++即当P 点运动到PC l ⊥时，PACS最小，直线l 的斜率为2-，此时直线PC 的方程为11(x 1)2y -=-，由11(1)2220y x x y ⎧-=-⎪⎨⎪++=⎩，解得10x y =-⎧⎨=⎩，所以(1,0)P -，因为PAC △是直角三角形，所以斜边PC 的中点坐标为10,2⎛⎫⎪⎝⎭，而()()2211105PC =++-所以PAC △的外接圆圆心为10,2⎛⎫⎪⎝⎭5，所以PAC △的外接圆的方程为221524x y ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭.故选：C.【变式7-2】已知C ：222220x y x y +---=，直线l ：220x y ++=，M 为直线l 上的动点，过点M 作C 的切线MA ，MB ，切点为A ，B ，当四边形MACB 的面积取最小值时，直线AB 的方程为 ____． 【答案】210x y ++=【解析】C ：222220x y x y +---=的标准方程为22(1)(1)4x y -+-=，则圆心()11C ，，半径2r =． 因为四边形MACB 的面积22?22||4CAM S S CA AM AM CM ====- 要使四边形MACB 面积最小，则需CM 最小，此时CM 与直线l 垂直， 直线CM 的方程为()121y x -=-，即21y x =-，联立21220y x x y =-⎧⎨++=⎩，解得()0,1M -．则5CM =则以CM 为直径的圆的方程为221524x y ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭，与C 的方程作差可得直线AB 的方程为210x y ++=．【变式7-3】点P 是直线2100++=x y 上的动点，P A ，PB 与圆224+=x y 分别相切于A ，B 两点，则四边形P AOB 面积的最小值为________． 【答案】8【解析】如图所示，因为S 四边形P AOB ＝2S △POA .又OA ⊥AP ， 所以222122242=⨯=-=-四边形PAOB S OA PA OP OA OP 为使四边形P AOB 面积最小，当且仅当|OP |达到最小， 即为点O 到直线2100++=x y 的距离：min 222521==+OP 故所求最小值为()222548-=.。
圆上动点到两定点距离线性和的最小值问题
、
尸
７ — — ～
Ｄ
，
／
图 ２
求 ５ＰＡ＋３ＰＤ的最小值． 解 析 ：连 结 Ｐ日、ＢＤ，则 Ｐ曰 ： ８，ＢＤ ＝
１０．
在 线 段 ＢＤ 上 取 点 ，，使 得 ＬＢＰＦ ＝ ／＿．＿ＢＤＰ，连结 ＰＦ，则 ＡＢＰＦ ＡＢＤＰ．
因为嚣＝器＝ ，所以 ＝ ，
１， ＯＣ ＝ ４．
Ｙ．Ｎ ￣ ｏｃ ＝ ｕ，
＝ ２， Ｌ ＰＯＣ ＝ Ｌ ＥＯＰ ，
所 以 ／Ｘ０ＣＰ ／ｘ ＯＰＥ．
从而 面 ＰＣ ＝
＝２
，
即
Ｐｃ
＝２阳
．
连结 ＥＤ，易知 ＥＤ是 ＡＡＢＣ的中位 线 ，所
以 ２ＥＤ ＝ＢＣ ＝２ ． 从 而 ＰＣ ＋２ＰＤ ＝２（ＰＥ ＋肋 ）≥ ２ＥＤ ＝
图 ３
解析 ：连结 ＣＤ，延 长 ＣＤ交 ＱＯ于点 Ｅ，连 结 ＥＯ．
因为 ＡＣ ＝ＡＤ， ＣＡＤ ＝９０。， 所 以 ＬＡＣＤ＝ ＡＤＣ＝４５。． 因此 ＬＡＯＥ ＝９０。，ＬＡＤＥ ＝ １３５。． 以 ＡＯ、ＯＥ为边 ，作正 方形 ＡＯＥＦ，则点 Ｄ 在 以点 Ｆ为圆心 ，半径为 ２的圆弧上运动．
６—３ｌＤ
数学 数 学
２０１８年第 ６期
圆上 动 点 到 两定 点 距 离线 性 和 的最小 值 问题
于学明 李世 臣 （１．河南省商水 县希 望 中学，河南 商水 ４６６１００； ２．河南省周 口市川 汇 区教体局教研 室，河南 周 口 ４６６００１）
设 动 点 Ｐ 和 两 定 点 Ａ、Ｂ，我 们 不 妨 称
ＰＡ＋ＡＰ日为点 Ｐ到两定点 Ａ、Ｂ距离 的线性和．
当 Ａ＝１，Ｐ点在一条定直线上移动时 ，两
与圆有关的最值问题
O B
2
P
r 2 po r (1 2sin ) po 1 1 2( ) po 2 2 2 设po t (t 1) 则PAPB (t 1)(1 t ) t t 3 2 2 3
C O x
3 5. 易得 PM 的最小值为 10
二、利用所求式的几何意义转化为线 性规划问题求最值
例2：若实数x、y满足 x y 2x 4 y 0 求（1）x-2y的最大值．
2 2
y 1 （ 2） x 2
的取值范围。 2 2 ( x 2) ( y 1) 的取值范围。 （ 3） （4） x y 1 的取值范围。
2 2 ( x 2) ( y 1) (3)
表示为圆上任意一点P到点A(2,1)距离的平方
P
因为 所以
PA [CA 5, CA 5]
. C
A(2,1)
PA2 ( x 2)2 ( y 1)2 [50 10 2,50 10 2]
(4) 因为圆上任一点P(x,y)到直线 x y 1 0 的距离
E M A N G C F H O x
解（1）令圆心C到弦EF的距离为 EF+GH 2( 4 d12 4 d 2 2 )
d1，到弦GH的距离为 d2，则
又 d12 d22 CA2 1
4 d12 4 d22 4 d12 4 d22 2 2
（当且仅当 d1 d 2
2 取等号） 2 故EF+GH 2 8 1 14 2
2020年高考数学专题复习第2课时空间距离与立体几何中的最值(范围)问题(选用)
空间距离与立体几何中的最值(范围)问题(选用)空间中的距离问题如图，平面PAD ⊥平面ABCD ，四边形ABCD 为正方形，△PAD 是直角三角形，且PA ＝AD ＝2，E ，F ，G 分别是线段PA ，PD ，CD 的中点．(1)求证：平面EFG ⊥平面PAB ； (2)求点A 到平面EFG 的距离．【解】 如图，建立空间直角坐标系Axyz ，则A (0，0，0)，B (2，0，0)，C (2，2，0)，D (0，2，0)，P (0，0，2)，E (0，0，1)，F (0，1，1)，G (1，2，0)．(1)证明：因为EF →＝(0，1，0)，AP →＝(0，0，2)，AB →＝(2，0，0)，所以EF →·AP →＝0×0＋1×0＋0×2＝0，EF →·AB →＝0×2＋1×0＋0×0＝0，所以EF ⊥AP ，EF ⊥AB .又因为AP ，AB ⊂平面PAB ，且PA ∩AB ＝A ，所以EF ⊥平面PAB . 又EF ⊂平面EFG ，所以平面EFG ⊥平面PAB . (2)设平面EFG 的一个法向量为n ＝(x ，y ，z )，则⎩⎪⎨⎪⎧n ·EF →＝（x ，y ，z ）·（0，1，0）＝0，n ·EG →＝（x ，y ，z ）·（1，2，－1）＝0，所以⎩⎪⎨⎪⎧y ＝0，x ＋2y －z ＝0.取n ＝(1，0，1)，又AE →＝(0，0，1)，所以点A 到平面EFG 的距离d ＝|AE →·n ||n |＝12＝22.(1)空间中的各种距离一般都可以转化为求点与点、点与线、点与面的距离． ①点点距：点与点的距离，以这两点为起点和终点的向量的模；②点线距：点M 到直线a 的距离，若直线的方向向量为a ，直线上任一点为N ，则点M 到直线a 的距离为d ＝|MN →|·sin〈MN →，a 〉；③线线距：两平行线间的距离转化为点线距离，两异面直线间的距离转化为点面距离或者直接求公垂线段的长度；④点面距：点M 到平面α的距离，若平面α的法向量为n ，平面α内任一点为N ，则点M 到平面α的距离d ＝|MN →||cos 〈MN →，n 〉|＝|MN →·n ||n |.(2)利用空间向量求空间距离问题，首先应明确所求距离的特征，恰当选用距离公式求解．1．如图，P ABCD 是正四棱锥，ABCD A 1B 1C 1D 1是正方体，其中AB ＝2，PA ＝6，则B 1到平面PAD 的距离为________．解析：以A 1B 1所在直线为x 轴，A 1D 1所在直线为y 轴，A 1A 所在直线为z 轴建立空间直角坐标系，则AD →＝(0，2，0)，AP →＝(1，1，2)，设平面PAD 的法向量是m ＝(x ，y ，z )， 所以由⎩⎪⎨⎪⎧m ·AD →＝0，m ·AP →＝0，可得⎩⎪⎨⎪⎧2y ＝0，x ＋y ＋2z ＝0.取z ＝1，得m ＝(－2，0，1)，因为B 1A →＝(－2，0，2)，所以B 1到平面PAD 的距离d ＝|B 1A →·m ||m |＝65 5.答案：6552．如图，在长方体ABCD A 1B 1C 1D 1中，AB ＝4，BC ＝3，CC 1＝2.(1)求证：平面A 1BC 1∥平面ACD 1； (2)求平面A 1BC 1与平面ACD 1的距离．解：(1)证明：因为AA 1綊CC 1，所以四边形ACC 1A 1为平行四边形，所以AC ∥A 1C 1. 又AC ⊄平面A 1BC 1，A 1C 1⊂平面A 1BC 1， 所以AC ∥平面A 1BC 1.同理可证CD 1∥平面A 1BC 1. 又AC ∩CD 1＝C ，AC ⊂平面ACD 1，CD 1⊂平面ACD 1， 所以平面A 1BC 1∥平面ACD 1.(2)以B 1为原点，分别以B 1A 1→，B 1C 1→，B 1B →的方向为x 轴，y 轴，z 轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系，则A 1(4，0，0)，A (4，0，2)，D 1(4，3，0)，C (0，3，2)，A 1A →＝(0，0，2)，AC →＝(－4，3，0)，AD 1→＝(0，3，－2)，设n ＝(x ，y ，z )为平面ACD 1的一个法向量， 则⎩⎪⎨⎪⎧n ·AC →＝0，n ·AD 1→＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧－4x ＋3y ＝0，3y －2z ＝0，取n ＝(3，4，6)，所以所求距离d ＝|A 1A →|×|cos 〈n ，A 1A →〉|＝|n ·A 1A →||n |＝1232＋42＋62＝126161，故平面A 1BC 1与平面ACD 1的距离为126161.立体几何中的最值(范围)问题(1)(2019·宁波十校联考)如图，平面PAB ⊥平面α，AB ⊂α，且△PAB 为正三角形，点D 是平面α内的动点，ABCD 是菱形，点O 为AB 中点，AC 与OD 交于点Q ，l ⊂α，且l ⊥AB ，则PQ 与l 所成角的正切值的最小值为( )A ． －3＋372B ． 3＋372C ．7D ．3(2)(2019·温州高考模拟)如图，在三棱锥A BCD 中，平面ABC ⊥平面BCD ，△BAC 与BCD 均为等腰直角三角形，且∠BAC ＝∠BCD ＝90°，BC ＝2，点P 是线段AB 上的动点，若线段CD 上存在点Q ，使得直线PQ 与AC 成30°的角，则线段PA 长的取值范围是( )A ．⎝ ⎛⎭⎪⎫0，22 B ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，63 C ．⎝⎛⎭⎪⎫22，2 D ．⎝⎛⎭⎪⎫63，2 【解析】 (1)如图，不妨以CD 在AB 前侧为例．以O 为原点，分别以OB 、OP 所在直线为y 、z 轴建立空间直角坐标系，设AB ＝2，∠OAD ＝θ(0<θ<π)，则P (0，0，3)，D (2sin θ，－1＋2cos θ，0)，所以Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫23sin θ，23cos θ－13，0，所以QP →＝⎝ ⎛⎭⎪⎫－23sin θ，13－23cos θ，3，设α内与AB 垂直的向量n ＝(1，0，0)，PQ 与l 所成角为φ，则cos φ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪QP →·n |QP →||n |＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪－23sin θ329－49cos θ＝sin θ8－cos θ＝1－cos 2θ8－cos θ.令t ＝cos θ(－1<t <1)，则s ＝1－t 28－t ，s ′＝t 2－16t ＋1（8－t ）2，令s ′＝0，得t ＝8－37，所以当t ＝8－37时，s 有最大值为16－67.则cos φ有最大值为16－67，此时sin φ取最小值为67－15. 所以正切值的最小值为67－1516－67＝3＋372.故选B.(2) 以C 为原点，CD 所在直线为x 轴，CB 所在直线为y 轴，过C 作平面BCD 的垂线为z 轴，建立空间直角坐标系，则A (0，1，1)，B (0，2，0)，C (0，0，0)，设Q (q ，0，0)，AP →＝λAB →＝(0，λ，－λ)(0≤λ≤1)，则PQ →＝CQ →－CP →＝CQ →－(CA →＋AP →)＝(q ，0，0)－(0，1，1)－(0，λ，－λ)＝(q ，－1－λ，λ－1)，因为直线PQ 与AC 成30°的角， 所以cos 30°＝|CA →·PQ →||CA →|·|PQ →|＝22·q 2＋（1＋λ）2＋（λ－1）2＝2q 2＋2λ2＋2＝32， 所以q 2＋2λ2＋2＝83，所以q 2＝23－2λ2∈[0，4]，所以⎩⎪⎨⎪⎧23－2λ2≥023－2λ2≤4，解得0≤λ≤33，所以|AP →|＝2λ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，63，所以线段PA 长的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，63. 故选B.【答案】 (1)B (2)B(1)求解立体几何中的最值问题，需要先确定最值的主体，确定题目中描述的相关变量，然后根据所求，确定是利用几何方法求解，还是转化为代数(特别是函数)问题求解．利用几何方法求解时，往往利用几何体的结构特征将问题转化为平面几何中的问题进行求解，如求几何体表面距离的问题．利用代数法求解时，要合理选择参数，利用几何体中的相关运算构造目标函数，再根据条件确定参数的取值范围，从而确定目标函数的值域，即可利用函数最值的求解方法求得结果．(2)用向量法解决立体几何中的最值问题，不仅简捷，更减少了思维量．用变量表示动点的坐标，然后依题意用向量法求其有关几何量，构建有关函数，从而用代数方法即可求其最值．1．(2019·浙江省五校联考模拟)如图，棱长为4的正方体ABCD A 1B 1C 1D 1，点A 在平面α内，平面ABCD 与平面α所成的二面角为30°，则顶点C 1到平面α的距离的最大值是( )A ．2(2＋2)B ．2(3＋2)C ．2(3＋1)D ．2(2＋1)解析：选B.如图所示，作C 1O ⊥α，交ABCD 于O ，交α于E ，由题得O 在AC 上，则C 1E 为所求，∠OAE ＝30°， 由题意，设CO ＝x ，则AO ＝42－x ，C 1O ＝16＋x 2，OE ＝12OA ＝22－12x ，所以C 1E ＝16＋x 2＋22－12x ，令y ＝16＋x 2＋22－12x ，则y ′＝x16＋x 2－12＝0，可得x ＝43，所以x ＝43时，顶点C 1到平面α的距离的最大值是2(3＋2)．2．(2019·浙江省名校协作体高三联考)如图，在梯形ABCD 中，AB ∥CD ，AD ＝DC ＝CB ＝1，∠ABC ＝60°，四边形ACFE 为矩形，平面ACFE ⊥平面ABCD ，CF ＝1.(1)求证：BC ⊥平面ACFE ；(2)点M 在线段EF 上运动，设平面MAB 与平面FCB 所成二面角的平面角为θ(θ≤90°)，试求cos θ的取值范围．解：(1)证明：在梯形ABCD 中，因为AB ∥CD ，AD ＝DC ＝CB ＝1，∠ABC ＝60°，所以AB ＝2，所以AC 2＝AB 2＋BC 2－2AB ·BC ·cos 60°＝3， 所以AB 2＝AC 2＋BC 2，所以BC ⊥AC ，因为平面ACFE ⊥平面ABCD ，平面ACFE ∩平面ABCD ＝AC ，BC ⊂平面ABCD ，所以BC ⊥平面ACFE .(2)如图所示，由(1)可建立分别以直线CA ，CB ，CF 为x 轴，y 轴，z 轴的空间直角坐标系，令FM ＝λ(0≤λ≤3)，则C (0，0，0)，A (3，0，0)，B (0，1，0)，M (λ，0，1)，所以AB →＝(－3，1，0)，BM →＝(λ，－1，1)，设n 1＝(x ，y ，z )为平面MAB 的一个法向量，由⎩⎪⎨⎪⎧n 1·AB →＝0n 1·BM →＝0，得⎩⎨⎧－3x ＋y ＝0λx －y ＋z ＝0，取x ＝1，则n 1＝(1，3，3－λ)，因为n 2＝(1，0，0)是平面FCB 的一个法向量， 所以cos θ＝|n 1·n 2||n 1|·|n 2|＝11＋3＋（3－λ）2×1 ＝1（λ－3）2＋4，因为0≤λ≤3，所以当λ＝0时，cos θ有最小值77， 当λ＝3时，cos θ有最大值12，所以cos θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤77，12.空间中的距离(1)点与点之间的距离⎩⎪⎨⎪⎧利用空间两点间的距离公式利用空间向量的模长利用辅助线转化为平面距离(2)点线距离⎩⎪⎨⎪⎧转化为两点间距离求解利用向量法求解(3)点面之间距离⎩⎪⎨⎪⎧等积法求解向量法求解立体几何中的最值(范围)问题 (1)几何体的面积、体积的最值(范围) (2)空间角(或空间角三角函数值)的最值(范围) (3)空间距离的最值(范围) 求解方法⎩⎪⎨⎪⎧①构造函数法②转化为平面问题③引入参数利用向量法[基础达标]1．(2019·宁波市镇海中学高考模拟)在直三棱柱A 1B 1C 1ABC 中，∠BAC ＝π2，AB ＝AC＝AA 1＝1，已知G 和E 分别为A 1B 1和CC 1的中点，D 与F 分别为线段AC 和AB 上的动点(不包括端点)，若GD ⊥EF ，则线段DF 的长度的取值范围为( )A ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫55，1 B ．⎣⎢⎡⎦⎥⎤55，1 C ．⎝⎛⎭⎪⎫255，1 D ．⎣⎢⎡⎭⎪⎫255，1 解析：选A.建立如图所示的空间直角坐标系，则A (0，0，0)，E ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，1，12，G ⎝ ⎛⎭⎪⎫12，0，1， F (x ，0，0)，D (0，y ，0)，由于GD ⊥EF ，所以x ＋2y －1＝0，DF ＝x 2＋y 2＝5⎝ ⎛⎭⎪⎫y －252＋15， 由x ＝1－2y >0，得y <12，所以当y ＝25时，线段DF 长度的最小值是15，当y ＝0时，线段DF 长度的最大值是1，又不包括端点，故y ＝0不能取，故选A. 2. (2019·杭州市学军中学高考数学模拟)如图，三棱锥P ABC 中，已知PA ⊥平面ABC ，AD ⊥BC 于D ，BC ＝CD ＝AD ＝1，设PD ＝x ，∠BPC ＝θ，记函数f (x )＝tan θ，则下列表述正确的是( )A ．f (x )是关于x 的增函数B ．f (x )是关于x 的减函数C ．f (x )关于x 先递增后递减D ．f (x )关于x 先递减后递增解析：选C.因为PA ⊥平面ABC ，AD ⊥BC 于D ，BC ＝CD ＝AD ＝1，PD ＝x ，∠BPC ＝θ， 所以可求得AC ＝2，AB ＝5，PA ＝x 2－1，PC ＝x 2＋1，BP ＝x 2＋4， 所以在△PBC 中，由余弦定理知cos θ＝PB 2＋PC 2－BC 22BP ·PC ＝2x 2＋42x 2＋1x 2＋4. 所以tan 2θ＝1cos 2θ－1＝（x 2＋1）（x 2＋4）（x 2＋2）2－1＝x2（x 2＋2）2.所以tan θ＝x x 2＋2＝1x ＋2x ≤12x ·2x＝24(当且仅当x ＝2时取等号)，所以f (x )关于x 先递增后递减．3．(2019·义乌市高三月考)如图，边长为2的正△ABC 的顶点A 在平面γ上，B ，C 在平面γ的同侧，M 为BC 的中点，若△ABC 在平面γ上的射影是以A 为直角顶点的△AB 1C 1，则M 到平面γ的距离的取值范围是________．解析：设∠BAB 1＝α，∠CAC 1＝β，则AB 1＝2cos α，AC 1＝2cos β，BB 1＝2sin α，CC 1＝2sin β，则点M 到平面γ的距离d ＝sin α＋sin β，又|AM |＝3，则|B 1C 1|＝23－d 2，即cos 2α＋cos 2β＝3－(sin 2α＋2sin αsin β＋sin 2β)．也即sin αsin β＝12，所以d＝sin α＋sin β＝sin α＋12sin α≥2，因为sin α<1，sin β<1，所以12sin α<1，所以12<sin α<1，所以当sin α＝12或1时，d ＝32，则2≤d ＜32.答案：⎣⎢⎡⎭⎪⎫2，324. (2019·杭州市学军中学高考数学模拟)如图，在二面角A CD B 中，BC ⊥CD ，BC ＝CD ＝2，点A 在直线AD 上运动，满足AD ⊥CD ，AB ＝3.现将平面ADC 沿着CD 进行翻折，在翻折的过程中，线段AD 长的取值范围是________．解析：由题意得AD →⊥DC →，DC →⊥CB →，设平面ADC 沿着CD 进行翻折的过程中，二面角A CD B 的夹角为θ，则〈DA →，CB →〉＝θ，因为AB →＝AD →＋DC →＋CB →，所以平方得AB →2＝AD →2＋DC →2＋CB →2＋2AD →·DC →＋2CB →·AD →＋2DC →·CB →， 设AD ＝x ，因为BC ＝CD ＝2，AB ＝3， 所以9＝x 2＋4＋4－4x cos θ，即x 2－4x cos θ－1＝0，即cos θ＝x 2－14x.因为－1≤cos θ≤1，所以－1≤x 2－14x≤1，即⎩⎪⎨⎪⎧x 2－1≤4x x 2－1≥－4x ，即⎩⎪⎨⎪⎧x 2－4x －1≤0x 2＋4x －1≥0，则⎩⎨⎧2－5≤x ≤2＋5，x ≥－2＋5或x ≤－2－ 5.因为x >0，所以5－2≤x ≤5＋2， 即AD 的取值范围是[5－2，5＋2]． 答案：[5－2，5＋2]5．(2019·金丽衢十二校联考)如图，在三棱锥D ABC 中，已知AB ＝2，AC →·BD →＝－3，设AD ＝a ，BC ＝b ，CD ＝c ，则c 2ab ＋1的最小值为________．解析：设AD →＝a ，CB →＝b ，DC →＝c ，因为AB ＝2，所以|a ＋b ＋c |2＝4⇒a 2＋b 2＋c 2＋2(a ·b ＋b ·c ＋c ·a )＝4，又因为AC →·BD →＝－3，所以(a ＋c )·(－b －c )＝－3⇒a ·b ＋b ·c ＋c ·a ＋c 2＝3，所以a 2＋b 2＋c 2＋2(3－c 2)＝4⇒c 2＝a 2＋b 2＋2，所以a 2＋b 2＋2ab ＋1≥2ab ＋2ab ＋1＝2，当且仅当a＝b 时，等号成立，即c 2ab ＋1的最小值是2.答案：26．(2019·温州十五校联合体期末考试)在正四面体P ABC 中，点M 是棱PC 的中点，点N 是线段AB 上一动点，且AN →＝λAB →，设异面直线NM 与AC 所成角为α，当13≤λ≤23时，则cos α的取值范围是________．解析：设点P 到平面ABC 的射影为点O ，以AO 所在直线为y 轴，OP 所在直线为z 轴，过点O 作BC 的平行线为x 轴，建立空间直角坐标系，如图．设正四面体的棱长为43，则有A (0，－4，0)，B (23，2，0)，C (－23，2，0)，P (0，0，42)，M (－3，1，22)．由AN →＝λAB →，得N (23λ，6λ－4，0)．从而有NM →＝(－3－23λ，5－6λ，22)，AC →＝(－23，6，0)． 所以cos α＝|NM →·AC →||NM →||AC →|＝3－2λ24λ2－4λ＋3，设3－2λ＝t ，则53≤t ≤73.则cos α＝12t 2t 2－4t ＋6＝126⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 2－4·1t＋1，因为13<37≤1t ≤35，所以51938≤cos α≤71938.答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤51938，719387.如图，在△ABC 中，∠B ＝π2，AB ＝BC ＝2，P 为AB 边上一动点，PD ∥BC 交AC 于点D .现将△PDA 沿PD 翻折至△PDA ′，使平面PDA ′⊥平面PBCD .(1)当棱锥A ′PBCD 的体积最大时，求PA 的长； (2)若P 为AB 的中点，E 为A ′C 的中点，求证：A ′B ⊥DE . 解：(1)设PA ＝x ，则PA ′＝x ，所以V A ′PBCD ＝13PA ′·S 底面PBCD ＝13x ⎝ ⎛⎭⎪⎫2－x 22.令f (x )＝13x ⎝⎛⎭⎪⎫2－x 22＝2x 3－x36(0<x <2)，则f ′(x )＝23－x22.当x 变化时，f ′(x )，f (x )的变化情况如下表：(2) 证明：取A ′B 的中点F ，连接EF ，FP .由已知，得EF 綊12BC 綊PD .所以四边形EFPD 是平行四边形，所以ED ∥FP . 因为△A ′PB 为等腰直角三角形，所以A ′B ⊥PF . 所以A ′B ⊥DE .8. (2019·杭州市第一次高考科目数学质量检测)如图，在三棱柱ABC A 1B 1C 1中，AA 1⊥平面ABC ，平面A 1BC ⊥平面A 1ABB 1.(1)求证：AB ⊥BC ；(2)设直线AC 与平面A 1BC 所成的角为θ，二面角A 1BC A 的大小为φ，试比较θ和φ的大小关系，并证明你的结论．解：(1)证明：过点A 在平面A 1ABB 1内作AD ⊥A 1B 于D ， 因为平面A 1BC ⊥平面A 1ABB 1， 平面A 1BC ∩平面A 1ABB 1＝A 1B ， 所以AD ⊥平面A 1BC ， 又因为BC ⊂平面A 1BC ， 所以AD ⊥BC .因为AA 1⊥平面ABC ，所以AA 1⊥BC . 又因为AA 1∩AD ＝A ， 所以BC ⊥侧面A 1ABB 1， 又因为AB ⊂平面A 1ABB 1， 故AB ⊥BC .(2)连接CD ，由(1)知∠ACD 是直线AC 与平面A 1BC 所成的角． 又∠ABA 1是二面角A 1BC A 的平面角． 则∠ACD ＝θ，∠ABA 1＝φ.在Rt △ADC 中，sin θ＝AD AC，在Rt △ADB 中， sin φ＝AD AB.由AB <AC ，得sin θ<sin φ，又0<θ，φ<π2，所以θ<φ. [能力提升]1．(2019·温州市高考数学模拟)如图，在矩形ABCD 中，AB AD＝λ(λ>1)，将其沿AC 翻折，使点D 到达点E 的位置，且二面角C AB E 为直二面角．(1)求证：平面ACE ⊥平面BCE ；(2)设F 是BE 的中点，二面角E AC F 的平面角的大小为θ，当λ∈[2，3]时，求cosθ的取值范围．解：(1)证明：因为二面角C AB E 为直二面角，AB ⊥BC, 所以BC ⊥平面ABE ，所以BC ⊥AE .因为AE ⊥CE ，BC ∩CE ＝C ，所以AE ⊥平面BCE . 因为AE ⊂平面ACE ，所以平面ACE ⊥平面BCE .(2)如图，以E 为坐标原点，以AD 长为一个单位长度，建立如图所示的空间直角坐标系，则AB ＝λ，A (0，1，0)，B (λ2－1，0，0)，C (λ2－1，0，1)，E (0，0，0)，F ⎝ ⎛⎭⎪⎫λ2－12，0，0，则EA →＝(0，1，0)，EC →＝(λ2－1，0，1)， 设平面EAC 的法向量为m ＝(x ，y ，z )，则⎩⎨⎧y ＝0λ2－1·x ＋z ＝0，取x ＝1，则m ＝(1，0，－λ2－1)． 同理得平面FAC 的一个法向量为n ＝(2，λ2－1，－λ2－1)．所以cos θ＝m ·n |m |·|n |＝λ2＋1λ·2（λ2＋1）＝22·1＋1λ2.因为λ∈[2，3]， 所以cos θ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤53，104.2.如图，在四棱锥P ABCD 中，已知PA ⊥平面ABCD ，且四边形ABCD 为直角梯形，∠ABC ＝∠BAD ＝π2， PA ＝AD ＝2，AB ＝BC ＝1.(1)求平面PAB 与平面PCD 所成二面角的余弦值；(2)点Q 是线段BP 上的动点，当直线CQ 与DP 所成的角最小时，求线段BQ 的长． 解：以{AB →，AD →，AP →}为正交基底建立如图所示的空间直角坐标系A xyz ，则各点的坐标为B (1，0，0)，C (1，1，0)，D (0，2，0)，P (0，0，2)．(1)由题意知，AD ⊥平面PAB ，所以AD →是平面PAB 的一个法向量，AD →＝(0，2，0)． 因为PC →＝(1，1，－2)，PD →＝(0，2，－2)． 设平面PCD 的法向量为m ＝(x ，y ，z )， 则m ·PC →＝0，m ·PD →＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧x ＋y －2z ＝0，2y －2z ＝0.令y ＝1，解得z ＝1，x ＝1. 所以m ＝(1，1，1)是平面PCD 的一个法向量．从而cos 〈AD →，m 〉＝AD →·m |AD →||m |＝33，所以平面PAB 与平面PCD 所成二面角的余弦值为33. (2)因为BP →＝(－1，0，2)，设BQ →＝λBP →＝(－λ，0，2λ)(0≤λ≤1)， 又CB →＝(0，－1，0)，则CQ →＝CB →＋BQ →＝(－λ，－1，2λ)， 又DP →＝(0，－2，2)，从而cos 〈CQ →，DP →〉＝CQ →·DP →|CQ →||DP →|＝1＋2λ10λ2＋2. 设1＋2λ＝t ，t ∈[1，3]，则cos 2〈CQ →，DP →〉＝2t 25t 2－10t ＋9＝29⎝ ⎛⎭⎪⎫1t －592＋209≤910.当且仅当t ＝95，即λ＝25时，|cos 〈CQ →，DP →〉|的最大值为31010.因为y ＝cos x 在⎝⎛⎭⎪⎫0，π2上是减函数，所以此时直线CQ 与DP 所成角取得最小值． 又因为BP ＝12＋22＝5， 所以BQ ＝25BP ＝255.。
运用两点间的距离公式求最值
运用两点间的距离公式求最值两点间的距离公式是数学中常用的一种方法，用于计算两点之间的直线距离。
最常见的两点间的距离公式是欧几里得距离公式，即两点之间的直线距离。
该公式的表达式如下：d=√((x2-x1)²+(y2-y1)²)其中，(x1,y1)和(x2,y2)分别是两个点的坐标，d表示两点之间的距离。
基于这个距离公式，我们可以求解一些与两点之间的问题有关的最值。
首先，我们来考虑一个简单的问题：给定一个点集，找出其中两点之间的最大距离。
假设我们有 n 个点，分别用坐标 (x1, y1), (x2, y2), ..., (xn, yn) 表示。
我们需要找到这些点中任意两点之间的最大距离。
我们可以通过计算每对点之间的距离，并比较它们的大小来找到最大距离。
具体的步骤如下：1.初始化最大距离为0。
2. 对于点集中的每对点 (xi, yi) 和 (xj, yj)，计算它们之间的距离d = √((xi - xj)² + (yi - yj)²)。
3.如果计算得到的距离d大于当前的最大距离，则更新最大距离为d。
4.遍历完所有的点对之后，最大距离即为所求。
该算法的时间复杂度为O(n²)，因为需要遍历所有点对，并计算它们之间的距离。
接下来，我们考虑另一个问题：给定一个点集，找出其中两点之间的最小距离。
同样地，我们可以使用上述的距离公式，通过比较每对点之间的距离来找到最小距离。
具体的步骤如下：1.初始化最小距离为正无穷大。
2. 对于点集中的每对点 (xi, yi) 和 (xj, yj)，计算它们之间的距离d = √((xi - xj)² + (yi - yj)²)。
3.如果计算得到的距离d小于当前的最小距离，则更新最小距离为d。
4.遍历完所有的点对之后，最小距离即为所求。
同样地，该算法的时间复杂度为O(n²)，因为需要遍历所有点对，并计算它们之间的距离。
3直线和圆中的最值问题
3直线和圆中的最值问题直线和圆中的最值问题1、直线与原的焦点问题总是转化成圆心到直线的距离和半径间的比较，或者利用方程有解的问题；2、圆上一点至直线距离的最值问题总是转化成谋圆心到定直线的距离；3、有些最值问题必须特别注意向函数问题转变；4、把握住式子的几何意义。
一、至圆心距离的最值问题例1：已知p是直线3x+4y+8=0上的动点，pa,pb是圆x2+y2-2x-2y+1=0的两条切线,a,b是切点，c是圆心，求四边形pacb面积的最小值。
二、至圆上一点距离的最值问题例2：已知p是圆x2+y2=1上一点，q是直线l:x+2y-5=0上一点，求pq的最小值。
三、与圆上一点的坐标有关的最值问题基准3：未知定点a(-1,0),b(1,0)和圆(x-3)+(y-4)=4上的动点p，谋并使pa+pb最值时点p的座标。
p,⎪时,x2+y2最大为100⎪55⎪练1：谋实数x,y满足用户x2+(y-1)2=1,谋以下各式的最值：（）13x+4y（2）x+y（3x+1(1)最大值为9，最小值为-1,(2)最大值为4，最小值为0,(3)小值为，并无最大值四、与圆半径有关的最值问题基准4：设x，y满足用户⎪y≥x谋(x-1)+(y-3)25⎪4x+3y≤12练2：未知圆c：x2+y2+2x-4y+3=0(1).若圆c的切线在x轴和y轴上截距相等，求切线的方程；(2).从圆c外一点p(x,y)向圆引切线pm，m为切点，o为座标原点，且pm求使pm最小的点p的坐标。
y=2±x,x+y+1=0或x+y-3=0，p-,⎪(练习3：已知∆abc三个顶点坐标a(0,0),b(4,0),c(0,3)，点p是它的内切圆上一点，求以pa,pb,pc为直径的三个圆面积之和的最大值和最小值。
解：∆abc的三边长分别为3,4,5∴∆abc是以a为直角顶点的rt∆∴内切圆的圆心(1,1)，半径r=1∴内切圆的方程为(x-1)+(y-1)=1即x+y-2x-2y+1=0设p点坐标为(x,y)pa+pb+pcx+y2+(x-4)+y2+x2+(y-3)⎪=(11-x)0≤x≤2∴当x=0时，smax=119π；当x=2时，smin=π22练4：设圆满足用户：(1)封盖y轴税金弦长为2；(2)被x轴分为两圆弧，其弧长比为3:1。
点到曲线的距离的最大值和最小值
点到曲线的距离是微积分中一个重要的概念，它在数学和工程领域都有着广泛的应用。
本文将从最基本的概念开始，逐步深入探讨点到曲线的距离的最大值和最小值，希望能够帮助读者更好地理解这一概念。
1. 点到曲线的距离的定义点到曲线的距离是指平面上一个点到曲线的最短距离，它可以用来描述点和曲线之间的关系。
在数学中，通常将曲线表示为函数的图像，而点到函数的距离则可以通过数学公式来计算。
2. 点到曲线的距离的公式假设有一个曲线表示为函数y=f(x)，而点的坐标为(x0,y0)，那么点到曲线的距离可以由以下公式表示：d = |f(x0) - y0| / √(1 + (f'(x0))^2)其中，f'(x0)表示函数f(x)在点x0处的导数。
这个公式可以用来计算点到曲线的距离。
3. 点到曲线的距离的最大值和最小值在某些情况下，我们希望找到点到曲线的距离的最大值和最小值。
这在实际问题中是非常有意义的，比如在工程领域中，我们希望找到一条最优路径，使得点到曲线的距离最小或最大。
为了找到点到曲线的距离的最大值和最小值，我们需要使用微积分的相关知识。
4. 寻找点到曲线的距离的最大值和最小值的方法要找到点到曲线的距离的最大值和最小值，我们需要首先求出点到曲线的距离的表达式，然后求出这个表达式的导数，并令导数等于0，求得导数为0时的x值。
我们将这些x值代入点到曲线的距离的表达式中，得到对应的y值，从而得到点到曲线的距离的最大值和最小值。
5. 举例说明我们希望找到点(1,1)到曲线y=x^2的距离的最小值和最大值。
我们将点到曲线的距离的表达式代入公式中，求出距离的表达式为：d = |x^2 - 1| / √(1 + (2x)^2)然后求出这个表达式的导数：d' = (2x(x^2-1))/((1+4x^2)^(3/2))我们令导数等于0，解得x=±1/√3。
将这些x值代入距离的表达式中，得到点到曲线的距离的最小值和最大值分别为2/3和2√3/3。
两点到一直线距离之和最小问题
两点到一直线距离之和最小问题
摘要：
一、问题背景
二、问题描述
三、数学模型
四、求解方法
五、结论与应用
正文：
两点到一直线距离之和最小问题是一个在几何学中非常经典的问题，它的背景是在平面直角坐标系中，给定两个点以及一条直线，求这两个点到这条直线的距离之和的最小值。
这个问题可以用于求解最小覆盖圆、最小生成树等问题的最优解。
问题描述：假设平面直角坐标系中有两个点A(x1, y1) 和B(x2, y2)，一条直线L 的方程为ax + by + c = 0，求点A 和点B 到直线L 的距离之和的最小值。
数学模型：为了求解这个问题，我们可以将其转化为一个最优化问题。
令距离之和为f(A, B)，则f(A, B) = √((x1 - x) + (y1 - y)) + √((x2 - x) + (y2 - y))，其中(x, y) 为直线L 上任意一点。
要求f(A, B) 的最小值，即求函数
f(x, y) = √((x1 - x) + (y1 - y)) + √((x2 - x) + (y2 - y)) 的最小值。
求解方法：对于这个问题，我们可以使用数学中的解析几何方法来求解。
首先，我们需要求出直线L 的解析式，然后将其代入到距离公式中，最后求解
距离之和的最小值。
结论与应用：两点到一直线距离之和最小问题在计算机图形学、运筹学等领域有着广泛的应用。
通过求解这个问题，我们可以得到最小覆盖圆的半径、最小生成树的最小边长等。
立体几何第三讲 空间几何体得最值问题
分清定量与变量，然后根据变量的取值情况，利用函数法或平面几何的相关结论判断相应的
最值.如该题中确定三棱锥底面的面积最值是关键.
【玩转跟踪】在棱长为 1 的正方体 ABCD A1B1C1D1 中，点 P1, P2 分别是线段 AB 、BD1（不
包括端点）上的动点，且线段 P1P2 平行于 平面 A1 ADD1 ，则四面体 P1P2 AB 的体积的最大值
锥 P-AEF 的底面积和高，高为定值时，底面积最大，则体积最大.
【解析】因为 PA 平面 ABC, BC 平面 ABC，所以 PABC 又因为 BCAC, PA AC A ，所以 BC 平面 PAC，又 AF 平面 PAC，所以 BCAF ， 又 AFPC, PC BC C ，所以 AF 平面 PBC，即 AFEF 。EF 是 AE 在平面 PBC 上的 射影，因为 AEPB ，所以 EFPB ，即 PE 平面 AEF。在三棱锥 P AEF 中， AP AB 2, AEPB ，
5
.
5
又 P 在 BD 上运动，且当 P 运动到点 O 时，PQ 最小，等于 OQ 的长为 2 5 ，也就是异面直 5
线 BD 和 SC 的公垂线段的长.故选 B. 2.几何体表面上的最短距离问题
【例 2】正三棱柱 ABC—A1B1C1 中，各棱长均为 2，M 为 AA1 中点，N 为 BC 的中点，则 在棱柱的表面上从点 M 到点 N 的最短距离是多少?并求之.
又∵ 0＜α+β＜π，∴(α+β)max＝π-arctan 2 ,(α+β)min＝π-arctan2 2 .
【迁移运用】
1．【西藏日喀则一中高三 10 月检测】已知正三C 的距离为1，点 是线段 的中点，过点 作球 的截面，则截面面
关于平面内动点到两定点距离之和、差的最值问题
关于平面内动点到两定点距离之和、差的最值问题摘要：本文通过几道例题，探求了直线或圆锥曲线上一动点到平面内两定点(或一定点一定线)的距离和、差的最值问题，揭示了这一难点问题的本质及其共同解法。
关键词：动点；距离；最值在高三复习过程中经常碰到有关求某曲线上的一个动点到两定点的距离之和(差)的最值。
许多学生在面对此类问题时常常感到束手无策。
本文就此类最值问题及其常见题型作一初步探索。
一、动点在直线上时：即为动点P(x，0)到两定点A(1，1)、B(3，-2)的距离之和。
可知：该值域为总结反思：一般地，求距离之和的最小值应让两点处于直线的异侧，如在同侧则作其中一点关于直线的对称点，异侧两点的距离即为所求的最小值，两点连线与直线的交点即为取最小值时的动点，其依据是：三角形两边之和大于第三边；求距离之差的最大值应让两点处于直线的同侧，如在异侧则作其中一点关于直线的对称点，同侧两点的距离即为所求的最大值，两点连线的延长线与直线的交点即为取最大值时的动点，其依据是：三角形两边之差小于第三边二、动点在圆锥曲线上时1.动点在抛物线上时2.动点在双曲线上时反思感悟：一般地，动点在圆锥曲线上求这两种距离时，定点给的要相对特殊一些。
求距离之和的最小值仍然应让两点处于圆锥曲线的异侧，如在同侧则利用圆锥曲线的定义转化为异侧，异侧两点的距离即为所求的最小值，两点连线与圆锥曲线的交点即为取最小值时的动点，其依据是：三角形两边之和大于第三边；求距离之差的最大值应让两点处于圆锥曲线的同侧，如在异侧则利用圆锥曲线的定义转化为同侧，同侧两点的距离即为所求的最大值，两点连线的延长线与圆锥曲线的交点即为取最大值时的动点，其依据是：三角形两边之差小于第三边。
由此进一步体会圆锥曲线的定义在解题中的重要应用。
参考文献：[1]王朝银.创新设计[Ｍ].西安:陕西人民出版社,2009.作者单位：陕西省延安中学邮政编码：716000。
专题--最短距离问题
专题--最短距离问题最值问题是初中数学的重要内容，无论是代数问题还是几何问题都有最值问题，在中考压轴题中出现比较高的主要有利用重要的几何结论（如两点之间线段最短、三角形两边之和大于第三边、两边之差小于第三边、垂线段最短等）。
利用一次函数和二次函数的性质求最值。
“最值”问题大致有三种情况：①利用一次函数的增减性和二次函数的对称性及增减性，确定某范围内函数的最大或最小值②“两点之间的连线中，线段最短”,求“变动的两线段之和的最小值”时，大都应用这一定理。
③“三角形两边之差小于第三边”,求“变动的两线段之差的最大值”时，大都应用这一定理。
几何模型：条件：如图，A、B是直线l同旁的两个定点．问题：在直线l上确定一点P，使PA+PB的值最小．方法：作点A关于直线l的对称点A′，连结A′B交l于点P，则PA+PB=A′B的值最小（不必证明）．如图，正方形ABCD的边长为2， E为AB的中点，P是AC上一动点．连结BD，由正方形对称性可知，B与D关于直线AC对称．连结ED交AC于P，则PB+PE的最小值是___________；如图，要在一条河上架一座桥MN（河的两岸互相平行，桥与河岸垂直），在如下四种方案中，使得E、F两地的路程最短的是作图设计，村庄A、B位于不平行的两条小河的两侧，若要在两条小河上各架设一座与河岸垂直的桥，并要使A到B的路程最近，问桥应架在何处？此题看来很复杂，但利用对称的原理来稍做改变，问题就可以迎刃而解了．设河岸为L1、L2、L3、L4，L1//L2，L3//L4，作AA1⊥L1，BB1⊥L3，使AA1的长为L1与L2之间的距离．连接A1B1交L2于A2，交L3于B2，则A2、B2就是加桥的地址，再从A2、B2出发作两座桥．典型例题分析1.在平面直角坐标系中，点A（2，1）、B（4，2），坐标原点为O点．（1）在y轴上有一动点C，求当AC+BC最小时，C点的坐标；（2）在直线y=x上有一动点D，求当AD+BD最小时，D点的坐标；（3）在x轴上有两个点E（m，0）、F（m+1，0），求当四边形CEFD周长最小时，m的值（1）作A点关于y轴的对称点A′，连接A′B，交y轴于C，此时AC=A′C，则AC+BC=A′C+BC=A′B，分析：根据两点之间线段最短可知A′B就是AC+BC的最小值，然后根据待定系数法即可求得直线A′B的解析式，进而求得C的坐标；（2）作A点关于直线y=x的对称点A″，连接A″B，交直线y=x于D，此时AD=DA″，则AD+BD=DA″+BD=A″B，根据两点之间线段最短可知A″B就是AD+BD的最小值，然后根据A″（1，2），B（4，2）的坐标判定D的纵坐标为2，代入y=x即可求得；（3）作点C关于x轴的对称点C′，则C′的坐标为（0，﹣），把C′向右平移1个单位得到点D'（1，﹣），连接DD′，与x轴交于点F，根据对称的性质得出C′E=CE，然后证得四边形C′D′FE为平行四边形，则C′E=D′F，得出CE=D′F，从而得出CE+DF=DD′，此时CE+DF最小，而CD与EF的长一定，所以此时四边形CEFD周长最短．设直线DD′的解析式为y=k′x+n，根据待定系数法求得直线DD′的解析式，即可求得m的值．解：（1）如图1，作A点关于y轴的对称点A′，连接A′B，交y轴于C，∴AC=A′C，∴AC+BC=A′C+BC=A′B，根据两点之间线段最短可知A′B就是AC+BC的最小值，∵点A（2，1），∴A′（﹣2，1），∵B（4，2），设直线A′B的解析式为y=kx+b，∴-2k+b=1,4k+b=2，解得k=1／6，b=4／3．∴直线A′B的解析式为y=x+，∴C（0，）；（2）如图2，作A点关于直线y=x的对称点A″，连接A″B，交直线y=x于D，∴AD=DA″，∴AD+BD=DA″+BD=A″B，根据两点之间线段最短可知A″B就是AD+BD的最小值，∵点A（2，1），∴A″（1，2），∵B（4，2），∴直线BA″∥x轴，∴y=2，代入y=x中得x=2，∴D（2，2）；（3）作点C关于x轴的对称点C′，则C′的坐标为（0，﹣），把C′向右平移1个单位得到点D'（1，﹣），连接DD′，与x轴交于点F，如图3，∴C′E=CE，又∵点E（m，0）、F（m+1，0），∴EF=1，∴C′D′∥EF，∴四边形C′D′FE为平行四边形，∴C′E=D′F，∴CE=D′F，∴CE+DF=DD′，此时CE+DF最小，而CD与EF的长一定，∴此时四边形CEFD周长最短．设直线DD′的解析式为y=k′x+n，把D（2，2）、D′（1，﹣）分别代入得2k′+n=2，k′+n= -4／3，解得k′=，n=﹣，∴直线DD′的解析式为y=x﹣，令y=0，则x﹣=0，解得x=，∴D点坐标为（，0），∴m+1=，∴m=练习：已知线段AB在x轴上（A在B的左边），且AB=3，点C（2，-4）、点D（4，-1），当AC+BD最小时，点A的坐标是（） A（0,0） B（1，0） C（1.2,0） D（2，0）2.如图，圆柱形玻璃杯高为12cm、底面周长为18cm，在杯内离杯底4cm的点C处有一滴蜂蜜，此时一只蚂蚁正好在杯外壁，离杯上沿4cm与蜂蜜相对的点A处，则蚂蚁到达蜂蜜的最短距离为 cm．分析：过C 作CQ ⊥EF 于Q ，作A 关于EH 的对称点A′，连接A′C 交EH 于P ，连接AP ，则AP+PC 就是蚂蚁到达蜂蜜的最短距离，求出A′Q，CQ ，根据勾股定理求出A′C 即可．解：沿过A 的圆柱的高剪开，得出矩形EFGH ，过C 作CQ ⊥EF 于Q ，作A 关于EH 的对称点A′，连接A′C 交EH 于P ，连接AP ，则AP+PC 就是蚂蚁到达蜂蜜的最短距离，∵AE=A′E，A′P=AP，∴AP+PC=A′P +PC=A′C，∵CQ=×18cm=9cm ，A′Q=12cm﹣4cm+4cm=12cm ，在Rt △A′QC 中，由勾股定理得：A′C==15cm ，故答案为：15．练习：如图，圆柱形玻璃杯，高为6cm ，底面周长为16cm ，在杯内离杯底2cm 的点C 处有一滴蜂蜜，此时一只蚂蚁正好在杯外壁，离杯上沿2cm 与蜂蜜相对的点A 处，则蚂蚁到达蜂蜜的最短距离为 cm ．3.如图，抛物线y=-41x 2-x+2的顶点为A ，与y 轴交于点B ．(1)求点A 、点B 的坐标；(2)若点P 是x 轴上任意一点，求证：PA-PB ≤AB ；(3)当PA-PB 最大时，求点P 的坐标分析:（1）把抛物线解析式的一般式写成顶点式，可求顶点A 坐标，令x=0，y=2，可得B 点坐标；（2）当A 、B 、P 三点共线时，PA ﹣PB=AB ，当三点不共线时，根据“三角形的两边之差小于第三边”可证结论；（3）通过分析可知，PA ﹣PB 最大时，A 、B 、P 三点共线，求直线AB 解析式，令y=0，可得P 点坐标．解:（1）解：抛物线y=﹣x 2﹣x+2与y 轴的交于点B ，令x=0得y=2．∴B （0，2）,∵y=﹣x 2﹣x+2=﹣（x+2）2+3,∴A （﹣2，3）（2）证明：当点P 是AB 的延长线与x 轴交点时，PA ﹣PB=AB ．当点P 在x 轴上又异于AB 的延长线与x 轴的交点时，在点P 、A 、B 构成的三角形中，PA ﹣PB ＜AB ．综合上述：PA ﹣PB ≤AB （3）解：作直线AB 交x 轴于点P ，由（2）可知：当PA ﹣PB 最大时，点P 是所求的点.作AH ⊥OP于H．∵BO⊥OP，∴△BOP∽△AHP∴由（1）可知：AH=3、OH=2、OB=2，∴OP=4，故P（4，0）．注：求出AB所在直线解析式后再求其与x轴交点P（4，0）等各种方法只要正确也相应给分．4.如图，在矩形OABC中，已知A﹑C两点的坐标分别为A(4,0)﹑C(0,2)，D为OA的中点．设点P是∠AOC平分线上的一个动点（不与点O重合）．（1）试证明：无论点P运动到何处，PC总造桥与PD相等；（2）当点P运动到与点B的距离最小时，试确定过O﹑P﹑D三点的抛物线的解析式；（3）设点E是（2）中所确定抛物线的顶点，当点P运动到何处时，△PDE的周长最小？求出此时点P的坐标和△PDE的周长；（4）设点N是矩形OABC的对称中心，是否存在点P，使∠CPN=900？若存在，请直接写出点P的坐标．分析:本题综合考查了三角形全等、一次函数、二次函数，及线段最短和探索性的问题．（1）通过△POC ≌△POD而证得PC=PD．（2）首先要确定P点的位置，再求出P、F两点坐标，利用待定系数法求的抛物线解析式；（3）此问首先利用对称性确定出P点位置是EC与∠AOC的平分线的交点，再利用抛物线与直线CE的解析式求出交点P的坐标．进而求的△PED的周长；（4）要使∠CPN=90°，则P点是以CN的中点为圆心以CN为直径的圆与角平分线的交点，由此就易于写出P点的坐标．解：（1）∵点D是OA的中点，∴OD=2，∴OD=OC．又∵OP是∠COD的角平分线，∴∠POC=∠POD=45°，∴△POC≌△POD，∴PC=PD．（2）过点B作∠AOC的平分线的垂线，垂足为P，点P即为所求．易知点F的坐标为（2，2），故BF=2，作PM⊥BF，∵△PBF是等腰直角三角形，∴PM=BF=1，∴点P的坐标为（3，3）．∵抛物线经过原点，∴设抛物线的解析式为y=ax2+bx．又∵抛物线经过点P（3，3）和点D（2，0），∴有解得∴抛物线的解析式为y=x2﹣2x；（3）由等腰直角三角形的对称性知D点关于∠AOC的平分线的对称点即为C点．连接EC，它与∠AOC的平分线的交点即为所求的P点（因为PE+PD=EC，而两点之间线段最短），此时△PED的周长最小．∵抛物线y=x2﹣2x的顶点E的坐标（1，﹣1），C点的坐标（0，2），设CE所在直线的解析式为y=kx+b，则有，解得．∴CE所在直线的解析式为y=﹣3x+2．点P满足，解得，故点P的坐标为．△PED的周长即是CE+DE=+；（4）假设存在符合条件的P点．矩形的对称中心为对角线的交点，故N（2，1）．①当P点在N点上方时，由（2）知F（2，2），且∠NFC=90°，显然F点符合P点的要求，故P（2，2）；②当P点在N点下方时，设P（a，a），则：∵C（0，2），N（2，1），∴由勾股定理得，CP2+PN2=CN2，即a2+（a﹣2）2+（2﹣a）2+（1﹣a）2=5，即4a2﹣10a+4=0，解得a=或a=2，故P（，），综上可知：存在点P，使∠CPN=90度．其坐标是或（2，2）．5.一次函数y=kx+b的图象与x、y轴分别交于点A（2，0），B（0，4）．（1）求该函数的解析式；（2）O为坐标原点，设OA、AB的中点分别为C、D，P为OB上一动点，求PC＋PD的最小值，并求取得最小值时P点坐标．分析：（1）将点A、B的坐标代入y=kx+b并计算得k=﹣2，b=4．求出解析式为：y=﹣2x+4；（2）设点C 关于点O的对称点为C′，连接C′D交OB于P，则PC=PC′，PC+PD=PC′+PD=C′D，即PC+PD的最小值是C′D．连接CD，在Rt△DCC′中，由勾股定理求得C′D的值，由OP是△C′CD的中位线而求得点P的坐标．解：（1）将点A、B的坐标代入y=kx+b得：0=2k+b，4=b，∴k=﹣2，b=4，∴解析式为：y=﹣2x+4；（2）设点C关于点O的对称点为C′，连接C′D交OB于P′，连接P′C，则PC=PC′，∴PC+PD=PC′+PD=C′D，即PC+PD的最小值是C′D．连接CD，在Rt△DCC′中，C′D==2，即PC′+PD的最小值为2，∵OA、AB的中点分别为C、D，∴CD是△OBA的中位线，∴OP∥CD，CD=OB=2，∵C′O=OC，∴OP是△C′CD的中位线，∴OP=0.5CD=1，∴点P的坐标为（0，1）6.已知抛物线的对称轴为x=﹣1，与x轴交于A，B两点，与y轴交于点C，其中A（﹣3，0）、C（0，﹣2）．（1）求这条抛物线的函数表达式．（2）已知在对称轴上存在一点P，使得△PBC的周长最小．请求出点P的坐标．（3）若点D是线段OC上的一个动点（不与点O、点C重合）．过点D作DE∥PC交x轴于点E．连接PD、PE．设CD的长为m，△PDE的面积为S．求S与m之间的函数关系式．试说明S是否存在最大值，若存在，请求出最大值；若不存在，请说明理由．分析：（1）已知抛物线过C（0，﹣2）点，那么c=﹣2；根据对称轴为x=﹣1，因此﹣=﹣1，然后将A点的坐标代入抛物线中，通过联立方程组即可得出抛物线的解析式；（2）本题的关键是确定P点的位置，由于A是B点关于抛物线对称轴的对称点，因此连接AC与抛物线对称轴的交点就是P点．可根据A，C的坐标求出AC所在直线的解析式，然后根据一次函数的解析式求出与抛物线对称轴的交点，即可得出P 点的坐标；（3）△PDE的面积=△OAC的面积﹣△PDC的面积﹣△ODE的面积﹣△AEP的面积，△OAC中已知A，C的坐标，可求出△OAC的面积．△PDC中以CD为底边，P的横坐标的绝对值为高，即可表示出△PDC的面积．△ODE中可先用m表示出OD的长，然后根据△ODE与△OAC相似，求出OE的长，根据三角形的面积计算公式可用m表示出△ODE的面积．△PEA中以AE为底边（可用OE的长表示出AE），P点的纵坐标的绝对值为高，可表示出△PEA的面积．由此可表示出△ODE的面积，即可得出关于S，m的函数关系式．然后根据函数的性质，求出三角形的最大面积以及对应的m的值．解：（1）设y=ax2+bx+c（a≠0），则，解得，∴此抛物线的解析式为y=x2+x﹣2；（2）如图，连接AC、BC．因为BC的长度一定，所以△PBC周长最小，就是使PC+PB最小．B点关于对称轴的对称点是A点，AC与对称轴x=﹣1的交点即为所求的点P．设直线AC的表达式为y=kx+b，则，解得，∴此直线的表达式为y=﹣x﹣2，把x=﹣1代入得y=﹣∴P点的坐标为（﹣1，﹣）；（3）S存在最大值，理由：如图，∵DE∥PC，即DE∥AC，∴△OED∽△OAC，∴=，即=，∴OE=3﹣m，OA=3，AE=m，∴S=S△OAC﹣S△OED﹣S△AEP﹣S△PCD=×3×2﹣×（3﹣m）×（2﹣m）﹣×m×﹣×m×1=﹣m2+m=﹣（m﹣1）2+，∵﹣＜0，∴当m=1时，S最大=．7.如图，抛物线y=ax2+bx+c的顶点P的坐标为（1，-334），交x轴于A、B两点，交y轴于点C（0，﹣）．（1）求抛物线的表达式．（2）把△ABC绕AB的中点E旋转1800，得到四边形ADBC．判断四边形ADBC的形状，并说明理由．（3）试问在线段AC上是否存在一点F，使得△FBD的周长最小？若存在，请写出点F的坐标；若不存在，请说明理由．分析:（1）抛物线的顶点坐标为（1，），所以﹣=1，=﹣，又因为交y轴于点C（0，﹣），所以c=﹣，联立以上等式建立方程组求出啊、，b的值即可求抛物线的表达式；（2）四边形ADBC的形状为矩形，设y=0，即（1）中抛物线的解析式中y=x2﹣x﹣=0，求出A、B的坐标，得到E（1，0），即可推出D的坐标，根据矩形的判定即可推出答案；（3）存在，延长BC至N，使CN=CB．假设存在一点F，使△FBD的周长最小，即FD+FB+DB最小，因为DB固定长，所以只要FD+FB最小即可，再由已知条件和给出的数据求出点F的坐标即可．解：（1）由题意知,-b／2a=1,(4ac-b2)／4a=-43／3,c=-3，解得：a=，b=﹣，∴抛物线的解析式为y=x2﹣x﹣；（2）设点A（x1，0），B（x2，0），则y=x2﹣x﹣=0，解得：x1=﹣1，x2=3，∴|OA|=1，|OB|=3．又∵tan∠OCB=OB／OC=,∴∠OCB=60°，同理可求∠OCA=30°．∴∠ACB=90°，由旋转性质可知AC=BD，BC=AD，∴四边形ADBC是平行四边形,又∵∠ACB=90°．∴四边形ADBC是矩形；（3）答：存在，延长BC至N，使CN=CB．假设存在一点F，使△FBD的周长最小．即FD+FB+DB最小．∵DB固定长．∴只要FD+FB最小．又∵CA⊥BN,∴FD+FB=FD+FN．∴当N、F、D在一条直线上时，FD+FB最小．又∵C为BN的中点，∴FC=0.5AC（即F为AC的中点）．又∵A（﹣1，0），C（0，﹣）∴点F的坐标为F（﹣1／2，﹣3／2）答：存在这样的点F（﹣1／2，﹣3／2），使得△FBD的周长最小8.如图，抛物线y=0.6x2-3.6x+3和y轴的交点为A,M为OA的中点，若有一动点P，自M点处出发，沿直线运动到x轴上的某点（设为点E），再沿直线运动到该抛物线对称轴上的某点（设为点F），最后又沿直线运动到点A，求使点P运动的总路程最短的点E，点F的坐标，并求出这个最短路程的长作A点关于抛物线对称轴的对称点A′,作M关于x轴的对称点M′,连接A′M′,交x轴于点E,交对称轴于点F.结果：E（8/3,0）F（3,3/10）总路程为7.5不管在什么背景下，有关线段之和最短问题，总是化归到“两点之间的所有连线中，线段最短”，而转化的方法大都是借助于“轴对称点”9.著名的恩施大峡谷(A)和世界级自然保护区星斗山(B)位于笔直的沪渝高速公路x同侧，AB=50km,A﹑ B 到直线x的距离分别为10km和40km，要在沪渝高速公路旁修建一服务区P，向A﹑B两景区运送游客．小民设计了两种方案，图（1）是方案一的示意图（AP与直线x垂直，垂足为P），P到A﹑B的距离之和S1=PA+PB，图（2）是方案二的示意图（点A关于直线x的对称点是A′，连接BA′交直线x于点P），P到A﹑B的距离之和S2=PA+PB．（1）求S1、S2，并比较它们的大小；（2）请你说明S2=PA+PB的值为最小；（3）拟建的恩施到张家界高速公路y与沪渝高速公路垂直，建立如图（3）所示的直角坐标系，B到直线y的距离为30km，请你在x旁和y旁各修建一服务区P、Q，使P、A、B、Q组成的四边形的周长最小,并求出这个最小值分析:（1）根据勾股定理分别求得S1、S2的值，比较即可；（2）在公路上任找一点M，连接MA，MB，MA'，由轴对称知MA=MA，∴MB+MA=MB+MA'＞A'B，∴S2=BA'为最小；（3）过A作关于x轴的对称点A'，过B 作关于y 轴的对称点B'，连接A'B'，交x 轴于点P ，交y轴于点Q ，求出A'B'的值即可．解：（1）图（1）中过B 作BC ⊥X 于C ，垂足为C ；AD ⊥BC 于D ，垂足为D ，则BC=40，又∵AP=10，∴BD=BC﹣CD=40﹣10=30．在△ABD 中，AD==40，在Rt △PBC 中，∴BP=，S 1=．图（2）中，过B 作BC ⊥AA′垂足为C ，则A′C=50，又∵BC=40，∴BA'=，由轴对称知：PA=PA'，∴S 2=BA'=，∴S 1＞S 2．（2）如图（2），在公路上任找一点M ，连接MA ，MB ，MA'，由轴对称知MA=MA'，∴MB+MA=MB+MA'＞A'B ，∴S 2=BA'为最小．（3）过A 作关于x 轴的对称点A'，过B 作关于y 轴的对称点B'，连接A'B'，交x 轴于点P ，交y 轴于点Q ，则P ，Q 即为所求．过A'、B'分别作x 轴、y 轴的平行线交于点G ，B′G=40+10=50，A′G=30+30+40=100，A'B'=，∴AB+AP+BQ+QP=AB+A′P +PQ+B′Q=50+50，∴所求四边形的周长为．10.如图，在△ABC 中，AC=BC=2，∠ACB=90°，D 是BC 边的中点，E 是AB 边上一动点，则EC+ED 的最小值是______．解：过点C 作CO ⊥AB 于O ，延长CO 到C ′，使OC ′=OC ，连接DC ′，交AB 于E ，连接CE ，此时DE+CE=DE+EC ′=DC ′的值最小． 连接BC ′，由对称性可知∠C ′BE=∠CBE=45°，∴∠CBC ′=90°，∴BC ′⊥BC ，∠BCC ′=∠BC ′C=45°，∴BC=BC ′=2，∵D 是BC 边的中点，∴BD=1，根据勾股定理可得DC ′=22BD C B +' =2212+=5练习：如图，在△ABC 中，AC=BC=2,∠ACB=900,P 为BC 边上一定点，（不与点B ，C 重合），Q 为AB 边上一动点，设BP 的长为a(0＜a ＜2)，请写出CQ+PQ 最小值，并说明理由其实，本题和例2中的（2）基本上是相同的，是“在直线AB 上求一点Q ，使它到AB 同侧的两个定点C 和P 的距离之和最小”。
直线距离最值问题
直线距离最值问题1. 已知两定点A(-3,5),B(2,15),动点P在直线3x-4y+4=0上,当|PA|+|PB|取最小值时,这个最小值为()A. 5√13B. √362C. 15√5D. 5+10√2【答案】A【解析】如图所示,设A'为点A关于已知直线的对称点,A'(x',y')则:{y'-5x'+3·34=-1,3·x'-32-4·y'+52+4=0,解得x'=3,y'=-3.∴A'(3,-3).而|PA|+|PB|=|PA'|+|PB|≥|A'B|=√(2-3)2+(15+3)2=5√13.2.设m∈R,过定点A的动直线x＋my＝0和过定点B的动直线mx－y－m＋3＝0交于点P(x,y),则|PA|＋|PB|的取值范围是( )A. [√5,2√5 ]B. [√10,2√5 ]C. [√10,4√5 ]D. [2√5,4√5 ]【答案】B【解析】当m＝0时，易求得|PA|＋|PB|＝√10；当m≠0时，由直线方程的点斜式斜率存在：动直线x＋my＝0即y＝－1m x，斜率为－1m，定点A(0，0)；动直线mx－y－m＋3＝0即y－3＝m(x－1)，斜率为m，定点B(1，3)；因为斜率乘积为－1，所以两条直线互相垂直，即PA⊥PB，由勾股定理得|PA|2＋|PB|2＝|AB|2＝10，显然|PA|＋|PB|≤2√5，∴√10≤|PA|＋|PB|≤2√5.选B.3. 已知A(1-t,1-t,t),B(2,t,t),则A,B两点间距离的最小值是()A. √55B. √555C. 3√55D. 115【答案】C【解析】|AB|=√(1+t)2+(2t-1)2+0=√5t2-2t+2=√5(t-15)2+95.当t=15时,|AB|取最小值3√55.4. 当点A(1,2),B(3,1),C(2,3)到直线x-my=0的距离的平方和取最大值时,m等于()第1页共2页第2页 共2页 A. 0 B. 1 C. -1 D. 2【答案】C【解析】由题意:(1-2m)21+m 2+(3-m)21+m 2+(2-3m)21+m 2=14m 2-22m+141+m 2.令y=14m 2-22m+141+m 2=14-22m+1m (m ≠0),根据m+1m 的图象知当m=-1时,y 取最大值25,当m=0时,y=14,综上,当m=-1时,y 取最大值,选C . 5. 设两条直线的方程分别为x +y +a =0,x +y +b =0,已知a ,b 是方程x 2+x +c =0的两个实根,且0≤c ≤18,则这两条直线之间的距离的最大值和最小值分别是 ( )A. √24,14B. √2,√22C. √2,12D. √22,12【答案】D【解析】本题考查两条平行线间的距离公式、一元二次方程的根与系数间的关系,难度中等. 依题意得|a -b |=√(a +b)2-4ab =√1-4c ,当0≤c ≤18时,√22≤|a -b |=√1-4c ≤1.注意到题中的两条直线间的距离等于√2,因此题中的两条直线间的距离的最大值与最小值分别是√22,√22×√2=12,故选D .。
距离最短或最大问题分析
初中数学专题复习：最短距离问题分析最值问题是初中数学的重要内容，也是一类综合性较强的问题，它贯穿初中数学的始终，是中考的热点问题，它主要考察学生对平时所学的内容综合运用，无论是代数问题还是几何问题都有最值问题，在中考压轴题中出现比较高的主要有利用重要的几何结论（如两点之间线段最短、三角形两边之和大于第三边、两边之差小于第三边、垂线段最短等）。
利用一次函数和二次函数的性质求最值。
一、“最值”问题大都归于两类基本模型：Ⅰ、归于函数模型：即利用一次函数的增减性和二次函数的对称性及增减性，确定某范围内函数的最大或最小值Ⅱ、归于几何模型，这类模型又分为两种情况：（1）归于“两点之间的连线中，线段最短”。
凡属于求“变动的两线段之和的最小值”时，大都应用这一模型。
（2）归于“三角形两边之差小于第三边”凡属于求“变动的两线段之差的最大值”时，大都应用这一模型。
（1）归于“两点之间的连线中，线段最短”几何模型：条件：如图，A 、B 是直线l 同旁的两个定点．问题：在直线l 上确定一点P ，使PA PB +的值最小．方法：作点A 关于直线l 的对称点A '，连结A B '交l 于点P ， 则PA PB A B '+=的值最小（不必证明）． 模型应用：例1 如图1，正方形ABCD 的边长为2，E 为AB 的中点，P 是AC 上一动点．连结BD ，由正方形对称性可知，B 与D 关于直线AC 对称．连结ED 交AC 于P ，则PB PE +的最小值是___________；例2 如图2，O ⊙的半径为2，点A B C 、、在O ⊙上，OA OB ⊥，60AOC ∠=°，P 是OB上一动点，求PA PC +的最小值； 例3 如图3，45AOB ∠=°，P 是AOB ∠内一点，10PO =，Q R 、分别是OA OB 、上的动点，求PQR △周长的最小值．解：（1）PB PE +的最小值是5DE = （2）PA PC +的最小值是3 ABA 'Pl（3）PQR ∆周长的最小值是例4 如图，（1），在ABC ∆中，︒=∠==90,2ACB BC AC ，P 为BC 边上一定点，（不与点B ，C 重合），Q 为AB 边上一动点，设BP 的长为)20(<<a a ，请写出PQ CQ +最小值，并说明理由。
专题05 直线的交点、距离公式与对称、最值问题(知识梳理+专题过关)(解析版)
专题05直线的交点、距离公式与对称、最值问题【知识梳理】1、直线的交点求两直线1111110(0)A x B y C A B C ++=≠与2222220(0)A x B y C A B C ++=≠的交点坐标，只需求两直线方程联立所得方程组11122200A xB yC A x B y C ++=⎧⎨++=⎩的解即可．若有111222A B CA B C ==，则方程组有无穷多个解，此时两直线重合；若有111222A B C A B C =≠，则方程组无解，此时两直线平行；若有1122A B A B ≠，则方程组有唯一解，此时两直线相交，此解即两直线交点的坐标．2、两点间的距离公式两点111()P x y ，，222()P x y ，间的距离公式为12PP =．3、点到直线的距离公式点00()P x y ，到直线0Ax By C ++=的距离为d =4、两平行线间的距离直线10Ax By C ++=与直线20Ax By C ++=的距离为d =．5、点关于点对称点关于点对称的本质是中点坐标公式：设点11()P x y ，关于点00()Q x y ，的对称点为22()P x y '，，则根据中点坐标公式，有12012022x x x y y y +⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩可得对称点22()P x y '，的坐标为0101(22)x x y y --，6、点关于直线对称点11()P x y ，关于直线:0l Ax By C ++=对称的点为22()P x y '，，连接PP '，交l 于M 点，则l 垂直平分PP '，所以PP l '⊥，且M 为PP '中点，又因为M 在直线l 上，故可得12121022l PP k k x x y y AB C '⋅=-⎧⎪⎨++++=⎪⎩，解出22()x y ，即可．7、直线关于点对称法一：在已知直线上取两点，利用中点坐标公式求出它们关于已知点对称的两点坐标，再由两点式求出直线方程；法二：求出一个对称点，再利用两对称直线平行，由点斜式得到所求直线方程．8、直线关于直线对称求直线1:0l ax by c ++=，关于直线2:0l dx ey f ++=（两直线不平行）的对称直线3l 第一步：联立12l l ，算出交点00()P x y ，第二步：在1l 上任找一点（非交点）11()Q x y ，，利用点关于直线对称的秒杀公式算出对称点22()Q x y '，第三步：利用两点式写出3l 方程9、常见的一些特殊的对称点()x y ，关于x 轴的对称点为()x y -，，关于y 轴的对称点为()x y -，．点()x y ，关于直线y x =的对称点为()y x ，，关于直线y x =-的对称点为()y x --，．点()x y ，关于直线x a =的对称点为(2)a x y -，，关于直线y b =的对称点为(2)x b y -，．点()x y ，关于点()a b ，的对称点为(22)a x b y --，．点()x y ，关于直线x y k +=的对称点为()k y k x --，，关于直线x y =k -的对称点为()k y x k +-，．【专题过关】【考点目录】考点1：两直线的交点问题考点2：两点的距离考点3：点到直线的距离考点4：两平行直线的距离考点5：点线对称考点6：线点对称考点7：线线对称考点8：两线段和与差的最值问题【典型例题】考点1：两直线的交点问题1．（2021·江苏连云港·高二期中）若三条直线280,10x ky x y ++=--=和20x y -=交于一点，则k 的值为（）A ．2-B ．12-C ．3D ．12【答案】C【解析】联立2010x y x y -=⎧⎨--=⎩得12x y =-⎧⎨=-⎩.把12x y =-⎧⎨=-⎩代入280x ky ++=得3k =.故选：C2．（2021·四川·遂宁中学高二期中（理））已知直线ax +y+1=0，x +ay+1=0和x +y+a =0能构成三角形，则a 的取值范围是（）A ．a≠2-B ．a≠±1C ．a≠2-且a≠±1D ．a≠2-且a≠1【答案】C【解析】已知三条直线能构成三角形，首先不平行，若0a =，则三条直线围成三角形，若0a ≠，则11a a ≠，111a ≠，解得1a ≠±，1a ≠±时，由100ax y x y a ++=⎧⎨++=⎩，得1(1)x y a =⎧⎨=-+⎩，代入10x ay ++=得1(1)10a a -++=，1a =或2a =-，因此2a ≠-综上：1a ≠±且2a ≠-．故选：C ．3．（2021·安徽省六安中学高二期中（文））已知两直线1110a x b y +-=和2210a x b y +-=的交点为(1,2)P ，则过111(,),Q a b 222(,)Q a b 两点的直线方程为（）A ．210x y --=B ．210x y +-=C ．210x y --=D ．210x y +-=【答案】B【解析】依题意两直线1110a x b y +-=和2210a x b y +-=的交点为(1,2)P ，所以112212210,210,a b a b Q Q +-=+-=，在直线210x y +-=上，所以过111(,),Q a b 222(,)Q a b 两点所在直线方程为210x y +-=，故选：B4．（多选题）（2021·江苏徐州·高二期中）已知a 为实数，若三条直线280,43100ax y x y ++=+-=和2100x y --=不能围成三角形，则a 的值为（）A ．83B ．1C ．1-D ．4-【答案】ACD【解析】当三条直线交于一点时，由431002100x y x y +-=⎧⎨--=⎩，解得42x y =⎧⎨=-⎩，所以交点为(4,2)-，所以4480a -+=，得1a =-，当直线280ax y ++=与43100x y +-=平行时，243a =，得83a =，当直线280ax y ++=与2100x y --=平行时，221a =-，得4a =-，所以当1a =-，或83a =，或4a =-时，三条直线不能围成三角形，故选：ACD5．（2021·全国·高二期中）经过两条直线2310x y ++=和2330x y -+=的交点，并且平行于直线y x =的直线的一般式方程为______．【答案】3340x y -+=【解析】由23102330x y x y ++=⎧⎨-+=⎩解得113x y =-⎧⎪⎨=⎪⎩，故交点坐标为11,3⎛⎫- ⎪⎝⎭，由平行于直线y x =可得斜率为1，故方程为113y x -=+，化为一般方程为3340x y -+=.故答案为：3340x y -+=.6．（2021·上海·南洋中学高二期中）关于x ､y 的二元一次方程组7352x by ax y -=⎧⎨+=⎩有无穷多组解，则a 与b 的积是_____.【答案】-35【解析】因为x ､y 的二元一次方程组7352x by ax y -=⎧⎨+=⎩有无穷多组解，所以直线73x by -=与直线52ax y +=重合，所以7352b a -==，解得1415,32a b ==-，所以35ab =-，故答案为：-357．（2021·云南临沧·高二期中）已知直线l 1：10ax y ++=与l 2：210x by --=相交于点(1,1)M ，则a b +=__．【答案】﹣1【解析】把(1,1)M 分别代入直线l 1和直线l 2的方程，得110,210a b ++=--=，所以2,1a b =-=，所以1a b +=-．故答案为：-1．8．（2021·四川省宜宾市第一中学校高二期中（理））过点P (0，1)作直线l ，使它被直线l 1：280x y +-=和l 2：3100x y -+=截得的线段恰好被点P 平分，求直线l 的方程.【解析】设l 1与l 的交点为A (a ，8-2a )，则由题意知，点A 关于点P 的对称点B (-a ，2a-6)在l 2上，代入l 2的方程得:-a-3(2a-6)＋10＝0，解得a ＝4，即点A (4，0)在直线l 上，∴直线l 的方程为041004y x --=--即x ＋4y-4＝0.9．（2021·江苏·东海县教育局教研室高二期中）已知直线l ：(41)(1)30x y λλ+-++=.(1)求证：直线l 过定点；(2)若直线l 被两平行直线1l ：220x y -+=与2l ：260x y --=所截得的线段AB 的中点恰好在直线260x y ++=上，求λ的值.【解析】(1)由已知：(41)(1)30x y λλ+-++=，即(4)30x y x y λ-+-+=，令4030x y x y -=⎧⎨-+=⎩，解得：x =1，y =4，∴直线l 恒过定点(1,4).(2)设直线1l ，2l 分别与直线260x y ++=交于C ，D 两点，由260220x y x y ++=⎧⎨-+=⎩，解得C 14255⎛⎫-- ⎝⎭,，由260260x y x y ++=⎧⎨--=⎩，解得D 61855⎛⎫-- ⎪⎝⎭,，∴CD 的中点M 的坐标为(－2,－2)，不妨设A 在直线1l 上，B 在直线2l 上，则△AMC ≌△BMD ，即MA =MB ，故M (－2,－2)为AB 的中点，将M 代入直线l 的方程得：(41)(2)(1)(2)30λλ+--+-+=，解得12λ=·10．（2021·安徽省六安中学高二期中（理））已知两直线1110a x b y +-=和2210a x b y +-=的交点为(1,2)P ，则过111(,),Q a b 222(,)Q a b 两点的直线方程为_________.【答案】210x y +-=【解析】依题意两直线1110a x b y +-=和2210a x b y +-=的交点为(1,2)P ，所以112212210,210,a b a b Q Q +-=+-=，在直线210x y +-=上，所以过111(,),Q a b 222(,)Q a b 两点所在直线方程为210x y +-=.故答案为：210x y +-=考点2：两点的距离11．（2021·福建三明·高二期中）已知直线1l ：220x y --=与直线2l ：380x y +-=的交点为A ，则点A 与点()23B ，间的距离为（）AB ．CD ．1【答案】D【解析】联立方程220380x y x y --=⎧⎨+-=⎩，解得2,2x y ==，所以()2,2A ，所以1AB ==故选：D12．（2021·广西·防城港市防城中学高二期中）已知()2,3A -，()5,7B -，则AB =（）A ．3B ．4C ．5D ．6【答案】C【解析】因为()2,3A -，()5,7B -，所以5AB ==，故选：C.13．（2021·云南·昆明一中高二期中）已知三角形的三个顶点A(2,4),B(3,6),C(5,2)-，则过A 点的中线长为（）AB ．C ．D ．【答案】B【解析】设过A 点中线长即为线段AD .D 为BC 中点：3562,22D +-+⎛⎫⎪⎝⎭，即D （4，-2）∴||AD ===故选：B.14．（2021·河北唐山·高二期中）已知ABC 三顶点为()1,4A --、()5,2B 、()3,4C ，则ABC 是（）A ．锐角三角形B ．直角三角形C ．钝角三角形D ．等腰三角形【答案】B【解析】由已知，(6,6)AB =，(2,2)BC =-，∴6(2)620AB BC ⋅=⨯-+⨯=，即AB BC ⊥，∴ABC 是直角三角形.故选：B.15．（2021·北京·临川学校高二期中（文））已知点(),1M m -，()5,N m ，且MN =实数m 等于（）A ．1B ．3C ．1或3D ．1-或3【答案】C【解析】因为||MN =，=2430m m -+=，解得1m =或3m =，故选：C16．（2021·四川巴中·高二期中（文））当实数k 变化时，直线1:20l kx y k -++=到直线2:30l kx y --=的距离的最大值是______.【解析】由(1)20k x y +-+=可得1l 过定点(1,2)A -，由30kx y --=可得2l 过定点(0,3)B -.又两直线斜率相等，可知两直线平行且垂直于AB 时，距离最大，最大值即为AB 两点间的距离d =考点3：点到直线的距离17．（2021·内蒙古·阿拉善盟第一中学高二期中（文））直线2x =与32120x y +-=的交点到直线10x y +-=的距离______．【答案】【解析】由232120x x y =⎧⎨+-=⎩，解得2,3x y ==，即直线2x =与32120x y +-=的交点为()2,3点()2,3到直线10x y +-==.故答案为：18．（2021·辽宁·高二期中）对任意的实数λ，求点()2,2P -到直线()()212320x y λλλ+-+-+=（）的距离d 的取值范围为______．【答案】0,⎡⎣【解析】由题意，直线()()212320x y λλλ+-+-+=（），即()2640x y x y λ--+--＝，所以26040x y x y --=⎧⎨--=⎩，解得22x y =⎧⎨=-⎩，所以直线过定点()2,2Q -，当PQ 垂直直线()()212320x y λλλ+-+-+=（）时，d 取得最大值=，当直线()()212320x y λλλ+-+-+=（）过点P 时，d 取得最小值0，∴d 的取值范围0,⎡⎣.故答案为：0,⎡⎣．19．（2021·全国·高二期中）已知ABC 的三个顶点的坐标为()3,3A 、()2,2B -、()7,1C -，试求：(1)BC 边上的高所在的直线方程；(2)ABC 的面积．【解析】（1）因为2112(7)3BC k --==---，则BC 边上的高的斜率为3，又经过A 点，故方程为()333y x -=-，化简得360x y --=．（2）BC ==直线BC 方程为12(2)3y x +=--，整理得340x y ++=，则A 到BC=，则ABC 的面积为1242⨯=.20．（2021·全国·高二期中）已知直线l 垂直于直线3490x y +-=，点()2,3A 到直线l 的距离为1，求直线l 的方程．【解析】因为直线l 垂直于直线3490x y +-=，可设直线l 为430x y c -+=，因为点()2,3A 到直线l 的距离为1，|1|15c -==，解得6c =或4c =-，故所求直线方程为4360x y -+=或4340x y --=.21．（2021·黑龙江·大兴安岭实验中学高二期中）已知点(3,4)A --，(6,3)B 到直线:10l ax y ++=的距离相等，则实数a 的值为_______【答案】13-或79-【解析】因为点(3,4)A --，(6,3)B 到直线:10l ax y ++=的距离相等，解得13a =-或79a =-，故答案为：13-或79-22．（2021·山东威海·高二期中）已知(2,6),(0,4)A B --两点到直线:10l ax y ++=的距离相等，则实数a 的值为________．【答案】0或5-=525a +=，解得0a =或5a =-故答案为：0或5-23．（2021·湖北黄冈·高二期中）过点()1,1P 引直线，使()2,3A ，()4,5B -到它的距离相等，则该直线的方程是（）A ．450x y +-=B ．450x y +-=C ．20x y +-=或450x y +-=D ．20x y +-=或450x y +-=【答案】C【解析】当直线斜率不存在时，直线方程为1x =，()2,3A ，()4,5B -到它的距离分别为1，3，不合题意；当直线斜率存在时，设直线方程为1(x 1)y k -=-，即10kx y k --+=，由()2,3A ，()4,5B -到它的距离相等=1k =-或4-，即直线方程为20x y +-=或450x y +-=.故选：C.考点4：两平行直线的距离24．（2021·10y +-=与直线30my ++=平行，则它们之间的距离是（）A ．1B ．54C ．3D ．4【答案】B10y +-=与直线30my ++=平行，可得0=，解之得2m =10y +-=与直线230y ++=54=故选：B25．（2021·贵州·遵义市第五中学高二期中（理））直线120l x y ++=：与直线22210l x y +-=：之间的距离为_________.【答案】4【解析】因为直线120l x y ++=：与直线22210l x y +-=：平行,而直线22210l x y +-=：可化为2102l x y +-=：，故直线120l x y ++=：与直线22210l x y +-=：之间的距离为1|2()|24d --==，故答案为：426．（2021·广东·江门市第二中学高二期中）直线1:3460l x y -+=与2:340l x y C -+=间的距离为3，则C =_______.【答案】9-或21【解析】由题，可知12//l l ，所以两平行线间距离为3d =，解得9C =-或21，故答案为：9-或21考点5：点线对称27．（2021·吉林油田高级中学高二期中）已知点P 与点()1,2Q -关于直线10x y +-=对称，则点P 的坐标为_______.【答案】()3,0【解析】由题可知该直线是线段PQ 的垂直平分线，设(),P m n ，则1210,2221,1m n n m +-⎧+-=⎪⎪⎨+⎪=⎪-⎩解得3,0.m n =⎧⎨=⎩故答案为：(3，0).28．（2021·江苏·苏州市苏州高新区第一中学高二期中）已知ABC 的顶点(4,1),A AB 边上的高所在直线平行于直线3510x y +-=，角B 的平分线所在直线方程为250x y --=，则BC 边所在直线方程___________.【答案】2711450x y --=.【解析】由题意，AB 边上的高所在直线的斜率为35-，则AB 的斜率53k =，所以()5:14531703AB l y x x y -=-⇒--=，与直线250x y --=联立解得29x y =-⎧⎨=-⎩，即()2,9B --.设(),C a b ，则线段AC 的中点坐标为41,22a b ++⎛⎫⎪⎝⎭，14AC b k a -=-，所以1241250522119425a b a b b a ++⎧⎧=⋅--=⎪⎪⎪⎪⇒⎨⎨-⎪⎪=-=⎪⎪-⎩⎩，即129,55C ⎛⎫ ⎪⎝⎭.所以99275121125BCk +==+，所以BC 边所在直线方程为：()2792271145011y x x y +=+⇒--=.故答案为：2711450x y --=.29．（2021·浙江·宁波咸祥中学高二期中）求(3,5)A -关于直线:3440l x y -+=对称的点的坐标___________.【答案】()3,3-【解析】设对称点为(,)B x y ，则5313435344022y x x y -⎧⨯=-⎪⎪+⎨-+⎪⨯-⨯+=⎪⎩，解得33x y =⎧⎨=-⎩，所以对称点坐标为(3,3)-，故答案为：(3,3)-．30．（2021·湖北省广水市实验高级中学高二期中）光线沿直线730x y --=入射到直线220x y -+=后反射，则反射光线所在直线的方程为________．【答案】3y x =+【解析】由730220x y x y --=⎧⎨-+=⎩得14x y =⎧⎨=⎩即直线730x y --=与直线220x y -+=交点为(1,4)N 在直线730x y --=上取点(0,3)H -设点(0,3)H -关于220x y -+=的对称点为'(,)H m n 则03220223210m n n m +-⎧⨯-+=⎪⎪⎨+⎪⨯=-⎪-⎩41m n =-⎧⎨=-⎩即'(4,1)H --'41114NH k +==+则反射光线所在直线的方程为143y x x =-+=+故答案为：3y x =+31．（2021·安徽宿州·高二期中）已知点()1,3A 与点B 关于直线:10l x y -+=对称，则点B 的坐标为（）A ．()3,3B ．()2,2C ．53,22⎛⎫ ⎪⎝⎭D ．()3,2【答案】B【解析】设点()00,B x y ，因为点()1,3A 与点B 关于直线:10l x y -+=对称，所以0000131022311x y y x ++⎧-+=⎪⎪⎨-⎪=--⎪⎩，解得002x y ==，所以()2,2B 故选：B32．（2021·江苏南京·高二期中）在平面直角坐标系xOy 中，点()3,1关于直线10x y -+=的对称点为（）A ．()4,0B ．()0,4C ．()2,1-D ．()1,2-【答案】B【解析】设对称点为(),m n ，由题意可得1113311022n m m n -⎧⨯=-⎪⎪-⎨++⎪-+=⎪⎩，解得04m n =⎧⎨=⎩，即对称点为()0,4，故选：B.33．（2021·江苏·40y --=，经直线10x y +-=反射，则反射光线所在直线的方程是（）A50y ++=B．40x +=C．50x +=D．0x =【答案】C40y --=，令0x =，解得4y =-，设()0,4A -，关于直线10x y +-=的对称点为(),B m n ，则4141022n mm n +⎧=⎪⎪⎨-⎪+-=⎪⎩，解得51m n =⎧⎨=⎩，即()5,1B ，40y --=，令x =1y =-，设)1C-，关于直线10x y +-=的对称点为(),D a b ，则111022a b =-⎪+-=⎪⎩，解得21a b =⎧⎪⎨=⎪⎩(2,1D，11253BD k ==-，直线BD：)15y x -=-，即50x =。
几何距离(和,差)最值问题
12、如图，两点A、B在直线MN外的同侧，A到MN的距离AC=8，B到MN的距离BD=5，CD=4，P在直线MN上运动，则 的最大值等于．
几何距离（和、差）
1、如图，MN是半径为1的⊙O的直径，点A在⊙O上，∠AMN=30°，点B为劣弧AN的中点．点P是直径MN上一动点，则PA+PB的最小值为（ ）
A． B．1C．2D．2
2、菱形ABCD的两条对角线AC、BD的长分别为8、6，点P是对角线上AC的一个动点，点M、N分别是的AB、CB中点，则PM+PN的最小值是.
A． B． C． D．
4、如图，在△ABC中，∠ACB=90°，AC=2，BC=1，点A、C分别在x轴、y轴上，当点A在x轴运动时，点C随之在y轴上运动，在运动过程中，点B到原点O的最大距离为______。
5、如图，在边长为2的菱形ABCD中，∠A=60°，M是AD边的中点，N是AB边上的一动点，将△AMN沿MN所在直线翻折得到△A′MN，连接A′C，则A′C长度的最小值是______。
6、如图，E，F是正方形ABCD的边AD上两个动点，满足AE=DF．连接CF交BD于G，连接BE交AG于点H．若正方形的边长为2，则线段DH长度的最小值是______．
7、如图，在△ABC中，AB=10，AC=8，BC=6，经过点C且与边AB相切的动圆与CA、CB分别相交于点P、Q，则线段PQ长度的最小值是__________。
2、在如图所示的平面直角坐标系中，点P是直线 上的动点，A（1，0），B（2，0）是 轴上的两点，则PA+PB的最小值为___________。
两点到一直线距离之和最小问题
两点到一直线距离之和最小问题摘要：一、问题背景二、问题描述三、解析与求解1.解析2.求解四、结论与应用正文：两点到一直线距离之和最小问题，是数学中的一个经典问题。
这个问题是关于点到直线距离的计算，涉及到解析几何、最优化等知识。
下面，我们将详细介绍这个问题。
首先，我们来看问题背景。
在几何学中，点到直线的距离是一个重要的概念。
对于平面上的两点A、B，我们希望能找到一条直线，使得A、B 到这条直线的距离之和最小。
这个问题在很多实际问题中都有应用，比如在地图上规划两点之间的最短路径等。
问题描述如下：在平面上有两个点A(x1, y1) 和B(x2, y2)，如何找到一条直线l，使得点A 到直线l 的距离加上点B 到直线l 的距离最小？为了解决这个问题，我们先来解析这个问题。
我们设直线l 的解析式为y = kx + b，其中k 为斜率，b 为截距。
由于直线l 与点A、B 的距离之和最小，因此可以列出以下两个方程：1.点到直线的距离公式：d1 = |kx1 - y1 + b| / √(k^2 + 1)2.点到直线的距离公式：d2 = |kx2 - y2 + b| / √(k^2 + 1)我们的目标是求解d1 + d2 的最小值。
为了方便计算，我们可以将d1 和d2 平方，得到：d1^2 = (kx1 - y1 + b)^2 / (k^2 + 1)d2^2 = (kx2 - y2 + b)^2 / (k^2 + 1)将上述两式相加，得到：d1^2 + d2^2 = (kx1 - y1 + b)^2 / (k^2 + 1) + (kx2 - y2 + b)^2 / (k^2 + 1)为了求解上述式子的最小值，我们对k 和b 分别求偏导数，并令偏导数等于0，得到：k = (y2 - y1) / (x2 - x1)b = (y1 - kx1) / (x2 - x1)将上述k 和b 的值代入到d1^2 + d2^2 的式子中，我们可以求解得到最小距离之和。
解题研究 二次曲线中的距离最值问题 点点问题 点线问题 线段和差问题 ...--7.12
二次曲线的最值问题距离问题常见的有四大类：1.求圆锥曲线上一动点到某一定点的距离的最值问题解题策略：（1）定义法：如果该定点恰好是该圆锥曲线的焦点或其他特殊点时，可以利用定义以及一些小结论来解决问题；（2）直接法：直接设动点(,)x y 和使用两点间的距离公式，然后通过曲线方程换元，将其化简为二次函数的最值问题来解决，但是要注意圆锥曲线变量的取值范围；2.求圆锥曲线上的一动点到某一直线距离的最值问题解题策略：（1）直接法：若是抛物线，往往可以直接设动点(,)x y 和使用点到直线的距离公式，然后通过曲线方程换元，将其化简为二次函数的最值问题来解决，但是要注意圆锥曲线变量的取值范围；（2）参数法：若是椭圆，直接法在曲线方程换元那里出现问题，所以可以设成参数方程c o s s i n θθ==x a y b ， 也是将其转化为三角的最值问题来解决；（3）切线法：特殊做法，仅限此类题。
由图像可知，往往是曲线与将直线相离，将直线平移，直到相切时，切点就是那个最值的特殊点，此时只需利用综合法的0∆=即可求出切线方程，再利用两平行线间的距离公式即可；3.求圆锥曲线上的一动点到两个点（或者线等）两个距离之和（或者之差）的最值问题（两距离最值）解题策略：基本都不能直接做，利用定义转移，运用平面几何知识找到最值，直接计算即可；4.求圆锥曲线上的一动点到另一动点的最值问题（多动点最值）解题策略：基本都不能直接做，“主动点”在圆锥曲线上，而“副动点”往往是在圆上，最值就是直接计算到圆心的距离，再加（减）半径（可用三角形两边之和大于第三边来证）。
然后，再利用定义转移，即可。
椭圆题型一：点到点的距离问题例题1：点P 在椭圆2221(1)+=>x y a a上，点Q 是短轴的一个端点，则PQ 的最大值为 ．解：设(,)P x y ，取(0,1)Q ，则222222(1)(1)2(1)(11)=+-=-⋅-++-≤≤PQ x y a y y a y ， 对称轴是211=-y a，，开口向下，所以讨论如下：①2111≤--a，即1<≤a ，当1=-y 时，PQ 有最大值，为2；② 21101-≤<-a ，即≥a 211=-y a 时，PQ 点评：坐标法。
专题4.4 立体几何中最值问题(解析版)
一．方法综述高考试题将趋于关注那些考查学生运用运动变化观点处理问题的题目，而几何问题中的最值与范围类问题，既可以考查学生的空间想象能力，又考查运用运动变化观点处理问题的能力，因此，将是有中等难度的考题．此类问题，可以充分考查图形推理与代数推理，同时往往也需要将问题进行等价转化，比如求一些最值时，向平面几何问题转化，这些常规的降维操作需要备考时加强关注与训练．立体几何中的最值问题一般涉及到距离、面积、体积、角度等四个方面,此类问题多以规则几何体为载体,涉及到几何体的结构特征以及空间线面关系的逻辑推理、空间角与距离的求解等,题目较为综合,解决此类问题一般可从三个方面思考：一是函数法,即利用传统方法或空间向量的坐标运算,建立所求的目标函数,转化为函数的最值问题求解；二是根据几何体的结构特征，变动态为静态，直观判断在什么情况下取得最值；三是将几何体平面化，如利用展开图，在平面几何图中直观求解.二．解题策略类型一距离最值问题【例1】【河南省焦作市2019届高三三模】在棱长为4的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中，点E、F分别在棱AA1和AB上，且C1E⊥EF，则|AF|的最大值为（）A．B．1 C．D．2【答案】B【解析】以AB，AD，AA1所在直线为x，y，z轴，建立空间直角坐标系如图所示，则C1（4，4，4），设E（0，0，z），z∈[0，4]，F（x，0，0），x∈[0，4]，则|AF|＝x．＝（4，4，4﹣z），＝（x，0，﹣z）．因为C1E⊥EF，所以，即：z2+4x﹣4z＝0，x＝z﹣．当z＝2时，x取得最大值为1．|AF|的最大值为1．故选：B．【指点迷津】建立空间直角坐标系，求出坐标，利用C 1E⊥EF，求出|AF|满足的关系式，然后求出最大值即可．利用向量法得到|AF|的关系式是解题的关键，故选D.【举一反三】1、【江西省吉安市2019届高三上学期期末】若某几何体的三视图如图所示，则该几何体的最长棱的棱长为A．B．C．D．【答案】A【解析】解：根据三视图知，该几何体是一个正四棱锥，画出图形如图所示；则，，底面CDEB，结合图形中的数据，求得，在中，由勾股定理得，同理求得，．故选：A ．2、【河南省顶级名校2019届高三第四次联合测评】在侧棱长为的正三棱锥中，侧棱OA ，OB ，OC 两两垂直，现有一小球P 在该几何体内，则小球P 最大的半径为 A ． B ． C ．D ．【答案】B 【解析】当小球与三个侧面，，及底面都相切时，小球的体积最大此时小球的半径最大，即该小球为正三棱锥的内切球设其半径为由题可知因此本题正确选项：3、如右图所示，在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D 中， E 为棱1CC 的中点，点,P Q 分别为面1111A B C D和线段1B C 上的动点，则PEQ ∆周长的最小值为_______．【解析】将面1111A B C D 与面11BB C C 折成一个平面，设E 关于11B C 的对称点为M ，E 关于1B C 对称点为N,则PEQ ∆周长的最小值为MN ==类型二 面积的最值问题【例2】【河南省郑州市2019年高三第二次质量检测】在长方体中，，，分别是棱的中点，是底面内一动点，若直线与平面没有公共点，则三角形面积的最小值为（ ）A ．B ．C ．D ．【答案】C 【解析】补全截面EFG 为截面EFGHQR 如图，其中H 、Q 、R 分别为、的中点，易证平面ACD 1∥平面EFGHQR ，∵直线D 1P 与平面EFG 不存在公共点， ∴D 1P∥面ACD 1，∴D 1P 面ACD 1，∴P ∈AC ，∴过P 作AC 的垂线，垂足为K ，则BK=,此时BP 最短，△PBB 1的面积最小，∴三角形面积的最小值为，故选：C．【指点迷津】截面问题，往往涉及线面平行，面面平行定义的应用等，考查空间想象能力、逻辑思维能力及计算求解能力.解题的关键是注意明确截面形状，确定几何量.本题由直线与平面没有公共点可知线面平行，补全所给截面后，易得两个平行截面，从而确定点P所在线段，得解．【举一反三】1、【湖南省衡阳市2019届高三二模】如图，直角三角形，，，将绕边旋转至位置，若二面角的大小为，则四面体的外接球的表面积的最小值为（）A．B．C．D．【答案】B【解析】如图，，，分别为，，的中点，作面，作面，连，，易知点即为四面体的外接球心，，，.设，，则，，，.【处理一】消元化为二次函数..【处理二】柯西不等式..所以.2、如图，在正四棱柱1111D C B A ABCD -中，2,11==AA AB ，点P 是平面1111D C B A 内的一个动点，则三棱锥ABC P -的正视图与俯视图的面积之比的最大值为（ ）A ．1B ．2C ．21D ．41 【答案】BABC P -的正视图与俯视图的面积之比的最大值为2；故选B ．3、【福建省2019届高三模拟】若某几何体的三视图如图所示，则该几何体的所有侧面和底面中，面积的最大值为（ ）A ．2B ．C ．3D ．【答案】C【解析】由三视图可得，该几何体的直观图如图所示，其中，为的中点，平面，，.所以，，.又因为，，所以，故，所以.故选C.类型三体积的最值问题【例3】如图，已知平面平面，，、是直线上的两点，、是平面内的两点，且，，，，，是平面上的一动点，且有，则四棱锥体积的最大值是（）A. B. C. D.【答案】A【指点迷津】本题主要考查面面垂直的性质，棱锥的体积公式以及求最值问题. 求最值的常见方法有①配方法：若函数为一元二次函数，常采用配方法求函数求值域，其关键在于正确化成完全平方式，并且一定要先确定其定义域；②换元法；③不等式法；④单调性法；⑤图像法，本题首先根据线面关系将体积最值转化为函数求最值问题，然后应用方法①解答的. 【举一反三】1、已知AD 与BC 是四面体ABCD 中相互垂直的棱，若6AD BC ==，且60ABD ACD ∠=∠=，则四面体ABCD 的体积的最大值是A. B. C. 18 D. 36 【答案】A2、如图，已知平面l αβ=，A 、B 是l 上的两个点，C 、D 在平面β内，且,,DA CB αα⊥⊥4AD =，6,8AB BC ==，在平面α上有一个动点P ，使得APD BPC ∠=∠，则P ABCD -体积的最大值是（ ）A. B.16 C.48 D.144 【答案】C 【解析】,,DA DA βααβ⊂⊥∴⊥面.,,DA CB αα⊥⊥PAD ∴∆和PBC ∆均为直角三角形．,APD BPC PAD ∠=∠∴∆∽PBC ∆.4,8,2AD BC PB PA ==∴=.学科&网过P 作PM AB ⊥,垂足为M .则PM β⊥.令AM t =,()t R ∈.则2222PA AM PB BM -=-,即()222246PA t PA t -=--,2124,PA t PM ∴=-∴=底面四边形ABCD 为直角梯形面积为()1486362S =+⨯=.学科&网136483P ABCD V -∴=⨯=.故C 正确.3.【河南省八市重点高中联盟“领军考试”2019届高三第三次测评】已知一个高为l 的三棱锥，各侧棱长都相等，底面是边长为2的等边三角形，内有 一个体积为的球，则的最大值为（ ） A ． B ．C ．D ．【答案】A 【解析】依题意，当球与三棱锥的四个面都相切时，球的体积最大， 该三棱锥侧面的斜高为，，，所以三棱锥的表面积为，设三棱锥的内切球半径为， 则三棱锥的体积，所以，所以，所以，故选A.类型四 角的最值问题【例4】如图，四边形ABCD 和ADPQ 均为正方形，它们所在的平面互相垂直，动点M 在线段PQ 上，E 、F 分别为AB 、BC 的中点.设异面直线EM 与AF 所成的角为θ，则θcos 的最大值为.【答案】25【解析】建立坐标系如图所示.设1AB =，则11(1,,0),(,0,0)22AF E =.设(0,,1)(01)M y y ≤≤，则1(,,1)2EM y =-，由于异面直线所成角的范围为(0,]2π，所以cos θ==.2281145y y +=-+，令81,19y t t +=≤≤，则281161814552y y t t+=≥++-，当1t =时取等号.所以2cos 5θ==≤=，当0y =时，取得最大值.C【指点迷津】空间的角的问题，只要便于建立坐标系均可建立坐标系，然后利用公式求解.解本题要注意，空间两直线所成的角是不超过90度的.几何问题还可结合图形分析何时取得最大值.当点M 在点P 处时，EM 与AF 所成角为直角，此时余弦值为0（最小），当点M 向左移动时，.EM 与AF 所成角逐渐变小，点M 到达点Q 时，角最小，余弦值最大. 【举一反三】1、矩形ABCD 中，，，将△ABC 与△ADC 沿AC 所在的直线进行随意翻折，在翻折过程中直线AD 与直线BC 成的角范围（包含初始状态）为（ ）A.B.C.D.【答案】C2、在正方体1111D C B A ABCD -中，O 是BD 中点，点P 在线段11D B 上，直线OP 与平面BD A 1所成的角为α，则αsin 的取值范围是（ ） A ．]33,32[B ．]21,31[C ．]33,43[D ．]31,41[ 【答案】A3.【云南省昆明市云南师范大学附属中学2019届高三上学期第四次月考】如图，在正方体中，点P为AD的中点，点Q为上的动点，给出下列说法：可能与平面平行；与BC所成的最大角为；与PQ一定垂直；与所成的最大角的正切值为；．其中正确的有______写出所有正确命题的序号【答案】【解析】解：由在棱长为1的正方体中点P为AD的中点，点Q为上的动点，知：在中，当Q为的中点时，，由线面平行的判定定理可得PQ与平面平行，故正确；在中，当Q为的中点时，，，，可得，故错误；在中，由，可得平面，即有，故正确；在中，如图，点M为中点，PQ与所成的角即为PQ与所成的角，当Q与，或重合时，PQ与所成的角最大，其正切值为，故正确；在中，当Q 为的中点时，PQ 的长取得最小值，且长为，故正确．故答案为：．4、在正四面体P ABC -中，点M 是棱PC 的中点，点N 是线段AB 上一动点，且AN AB λ=，设异面直线NM 与AC 所成角为α，当1233λ≤≤时，则cos α的取值范围是__________．【答案】,3838⎡⎢⎣⎦ 【解析】设P 到平面ABC 的射影为点O ,取BC 中点D ,以O 为原点，在平面ABC 中，以过O 作DB 的平行线为x 轴，以OD 为y 轴，以OP 为z 轴，建立空间直角坐标系，如图，设正四面体P −ABC的棱长为则()()(((0,4,0,,,,A B C P M --，由AN AB λ=,得(),64,0N λ-，∴((),56,NM AC λ=--→-=-，∵异面直线NM 与AC 所成角为α, 1233λ≤≤，∴2NM AC cos NM AC α⋅==⋅，设32t λ-=，则5733t 剟∴222111124626()41t cos t t t tα==-+-⋅+，∵1313375t <剟cos α.∴cos α的取值范围是⎣⎦.三．强化训练一、选择题1、【甘肃省2019届高三第一次高考诊断】四棱锥的顶点均在一个半径为3的球面上，若正方形的边长为4，则四棱锥的体积最大值为（）A．B．C．D．【答案】D【解析】设正方形的中心为，当在于球心的连线上时，四棱锥高最高，由于底面面积固定，则高最高时，四棱锥体积取得最大值.设高为，，球的半径为，故，解得.故四棱锥的体积的最大值为.故选D.2．【广东省东莞市2019届高三第二次调研】已知一个四棱锥的正主视图和俯视图如图所示，其中，则该四棱锥的高的最大值为A．B．C．4 D．2【答案】A【解析】解：如图所示，由题意知，平面平面ABCD，设点P到AD的距离为x，当x最大时，四棱锥的高最大，因为，所以点P的轨迹为一个椭圆，由椭圆的性质得，当时，x取得最大值，即该四棱锥的高的最大值为．故选：A．3．【四川省教考联盟2019届高三第三次诊断】已知四棱锥的底面四边形的外接圆半径为3，且此外接圆圆心到点距离为2，则此四棱锥体积的最大值为（）A．12 B．6 C．32 D．24【答案】A【解析】由锥体的体积公式v=，可知，当s和h都最大时，体积最大.由题得顶点P到底面ABCD的距离h≤2.当点P在底面上的射影恰好为圆心O时，即PO⊥底面ABCD时，PO最大=2，即,此时,即四边形ABCD为圆内接正方形时，四边形ABCD的面积最大，所以此时四边形ABCD的面积的最大值=,所以.故选：A4．【安徽省蚌埠市2019届高三第一次检查】某三棱锥的三视图如图所示，网格纸上小正方形的边长为1，三棱锥表面上的点M在俯视图上的对应点为A，三棱锥表面上的点N在左视图上的对应点为B，则线段MN的长度的最大值为A ．B ．C ．D ．【答案】D 【解析】由三视图可知，该三棱锥的底面是直角三角形， 一条侧棱与底面垂直（平面），为几何体的直观图如图，在上，重合，当与重合时， 线段的长度的最大值为．故选D ．5．如图，在矩形ABCD 中， 2,1AB AD ==,点E 为CD 的中点， F 为线段CE （端点除外）上一动点现将DAF ∆沿AF 折起，使得平面ABD ⊥平面ABC 设直线FD 与平面ABCF 所成角为θ，则sin θ的最大值为（ ）A.13 B. 4 C. 12 D. 23【答案】C 【解析】如图：在矩形中，过点作的垂线交于点，交于点设，6．【2019年4月2019届高三第二次全国大联考】已知正四面体的表面积为，点在内（不含边界）. 若，且，则实数的取值范围为（ ） A ． B ． C ．D ．【答案】A 【解析】 设正四面体的棱长为则，解得则正四面体的高为记点到平面、、的距离分别为则因为，所以，则故又，故即实数的取值范围为本题正确选项：二、填空题7．【山东省青岛市2019届高三3月一模】在四棱锥中，底面是边长为2的正方形，面，且，若在这个四棱锥内有一个球，则此球的最大表面积为__________．【答案】【解析】在这个四棱锥内有一个球，则此球的最大表面积时，对应的球应该是内切球，此时球的半径最大，设内切球的球心为O半径为R，连接球心和ABCD四个点，构成五个小棱锥，根据体积分割得到，五个小棱锥的体积之和即为大棱锥的体积，，根据AB垂直于AD，PD垂直于AB 可得到AB垂直于面PDA，故得到AB垂直于PA，同理得到BC垂直于PC，表面积为：，此时球的表面积为：.故答案为：.8．【陕西省西安地区陕师大附中、西安高级中学、高新一中、铁一中学、西工大附中等八校2019届高三3月联考】如图，已知正四棱柱和半径为的半球O，底面ABCD在半球O底面所在平面上，，，，四点均在球面上，则该正四棱柱的体积的最大值为______．【答案】4【解析】设正四棱柱的高为h，底面棱长为a，则正四棱柱的底面外接圆直径为，所以，．由勾股定理得，即，得，其中，所以，正四棱柱的体积为，其中，构造函数，其中，则，令，得．当时，；当时，．所以，函数在处取得极大值，亦即最大值，则．因此，该正四棱柱的体积的最大值为4．9．【陕西省西安地区陕师大附中、西安高级中学、高新一中、铁一中学、西工大附中等八校2019届高三3月联考】如图，已知圆柱和半径为的半球O，圆柱的下底面在半球O底面所在平面上，圆柱的上底面内接于球O，则该圆柱的体积的最大值为_____．【答案】2π【解析】解：设圆柱的底面圆半径为r，高为h；则h2+r2＝R2＝3；所以圆柱的体积为V＝πr2h＝π（3﹣h2）h＝π（3h﹣h3）；则V′（h）＝π（3﹣3h2），令V′（h）＝0，解得h＝1；所以h∈（0，1）时，V′（h）＞0，V（h）单调递增；h∈（1，）时，V′（h）＜0，V（h）单调递减；所以h＝1时，V（h）取得最大值为V（1）＝2π．故答案为：2π．10．【江西省上饶市2019届高三二模】一个棱长为的正方体形状的铁盒内放置一个正四面体，且能使该正四面体在铁盒内任意转动，则该正四面体的体积的最大值是_____.【答案】【解析】由题该正四面体在铁盒内任意转动，故其能在正方体的内切球内任意转动，内切球半径为6，设正四面体棱长为a, 将此正四面体镶嵌在棱长为x的正方体内，如图所示：则x=，外接球的球心和正方体体心O重合，∴外接球的球半径为：=6,a=4又正四面体的高为∴该正四面体的体积为故答案为11．【河北省衡水市第二中学2019届高三上期中】已知体积为的正四棱锥外接球的球心为，其中在四棱锥内部.设球的半径为，球心到底面的距离为.过的中点作球的截面，则所得截面圆面积的最小值是___________.【答案】【解析】如图取底面的中心为，连接平面，且球心在上，由条件知，，连接，，则，于是底面的边长为.又，故四棱锥的高是，所以，即，从而，，于是，过的中点的最小截面圆是以点为圆心的截面圆，该截面圆的半径是，故所求面积为.12．【江西省临川第一中学等九校2019届高三3月联考】如图所示，三棱锥的顶点，，，都在同一球面上，过球心且，是边长为2等边三角形，点、分别为线段，上的动点（不含端点），且，则三棱锥体积的最大值为__________．【答案】【解析】过球心，又是边长为的等边三角形，，,三角形是等腰直角三角形，，，又因为,在平面内，由线面垂直的判定定理可得平面,即平面，设，，则三棱锥体积，当且仅当，即时取等号，故答案为.13．【安徽省蚌埠市2019届高三下学期第二次检查】正三棱锥中，，点在棱上，且.正三棱锥的外接球为球，过点作球的截面，截球所得截面面积的最小值为__________．【答案】【解析】因为，所以，所以，同理，故可把正三棱锥补成正方体（如图所示），其外接球即为球，直径为正方体的体对角线，故，设的中点为，连接，则且，所以，当平面时，平面截球的截面面积最小，此时截面为圆面，其半径为，故截面的面积为．填．14．【江西师范大学附属中学2019高三上学期期末】若一个四棱锥的底面为正方形，顶点在底面的射影为正方形的中心，且该四棱锥的体积为9，当其外接球的体积最小时，它的高为_________．【答案】【解析】设四棱锥底面边长为a，高为h，底面对角线交于O，由条件四棱锥P-ABCD为正四棱锥，其外接球的球心M在高PO上，设外接球半径为R，在直角三角形MAO中，，又该四棱锥的体积为9，所以所以，，，时，时，所以时R极小即R最小，此时体积最小.故答案为3.15．【江西省上饶市2019届高三二模】已知正方体的棱长为，平面与对角线垂直且与每个面均有交点，若截此正方体所得的截面面积为，周长为，则的最大值为______.【答案】【解析】因为平面与对角线垂直，所以平面与对角面平行，作出图象，为六边形,设则,所以，由对称性得平面过对角线中点时截面面积取最大值为，则的最大值为.16．【河南省洛阳市2019届高三第二次统考】正四面体中，是的中点，是棱上一动点，的最小值为，则该四面体内切球的体积为_____.【答案】【解析】如下图，正方体中作出一个正四面体将正三角形和正三角形沿边展开后使它们在同一平面内，如下图：要使得最小，则三点共线，即：，设正四面体的边长为，在三角形中，由余弦定理可得：，解得：，所以正方体的边长为2，正四面体的体积为：，设四正面体内切球的半径为，由等体积法可得：，整理得：，解得：，所以该四面体内切球的体积为.17．【2019届湘赣十四校高三联考第二次考试】如图，正三棱锥的高，底面边长为4，，分别在和上，且，当三棱锥体积最大时，三棱锥的内切球的半径为________．【答案】【解析】设，，当时，取得最大值，此时为中点，经过点，且，，所以可求，，因此易求，，，，又∵，∴.。
解析几何中求距离最值问题的方法与策略
解析几何中求距离最值问题的方法与策略作者：洪其强来源：《广东教育·高中》2013年第10期关于解析几何中的距离的最值问题，是我们在高考复习中经常遇到的一种题型，它有时以函数最值的形式出现，有时直接以解析几何题的形式出现，对于这种题型的处理方法，如果得当，就会达到事半功倍的效果.本文以几个例题来谈谈有关这种题型的最佳解决方法.一、直线上一点到两已知点的距离的最值问题1. 同侧求差取最大，直接连接找交点.例1. 设有两点P（3，x）、Q（2，y），其中x+y=2，且x、 y∈R+，求P、Q到原点O的距离之差的最大值，并求取得最大值时的x和y 的值.分析：由题意可知=|OP|-|OQ|= - = - ，即在x轴上求一点M（x，0），使它到点A（0，3）和点B（2，2）距离的差取得最大值 .又A、B两点都在x轴的同侧，为此，连接AB并延长使之交x轴于一点，易证该点即是所求的点M，从而AB的长就是所求的最大值.解析：由分析易得|OP|-|OQ|的最大值为|AB|= ，此时直线AB的方程为y=- x+3.令y=0得x=6即所求的x=6，y=-4.2. 异侧求差取最大，找出对称直接连.例2. 在直线l∶3x-y-1=0上求一点M使它到点A（4，1）和点B（0，4）的距离的差最大.分析：由题意可知A、B两点分别在直线l的两侧，故设B（0，4）点关于直线l∶3x-y-1=0的对称点为B′，易求得B′（3，3），连接AB′并延长交于l一点，易证该点即是所求的点M.解析：由分析易得|MA|-|MB|的最大值为|AB′|= ，此时直线AB′的方程为y=-2x+9.由3x-y-1=0，y=-2x+9？圯x=2，y=5，故所求M点为（2，5）.3. 异侧求和取最小，直接连接找交点.例3. 求函数f（x）= + 的最小值.分析： f（x）= += + 表示动点P（x，0）到定点A（-3，3），B（5，-1）的距离之和，而A、B两点分别位于x轴的上下两侧，由此连接AB交x轴于一点，易证该点即是所求的P点.解析：由题意及分析易得直线AB的方程为y=- x+ ，令y=0得x=3即所求的P点为（3，0）.4. 同侧求和取最小，找出对称直接连.例4. 在直线l∶x-y+9=0上任取一点P，又知M（-3，0），N（3，0），试问P点在何处时|PM|+|PN|取得最小值？解析：由题意可知M（-3，0），N（3，0）在直线l同侧，要使|PM|+|PN|取得最小值.设M（-3，0）点关于直线l∶x-y+9=0的对称点为M′，易求得M′（-9，6），连接M′N并延长交l于一点，易证该点即是所求的点P. 又直线M′N的方程为y=- x+ ，即x+2y-3=0.由x-y+9=0，x+2y-3=0，得x=-5，y=4，即所求P点位置为（-5，4）.点评：由上可知，上述问题可用如下口诀给予解决：同侧求差取最大，直接连接找交点；异侧求差取最大，找出对称直接连；异侧求和取最小，直接连接找交点；同侧求和取最小，找出对称直接连.二、利用数形结合求距离的最值问题例5. 设m≥1，求坐标平面上两点A（m+ ，m-），B（1，0）之间距离的最小值.分析：此题若直接用距离公式求解，比较麻烦. 如果从轨迹图形入手，最简捷.先将动点的轨迹求出来，将动点与定点的距离最值问题转化为定点与轨迹上的点的距离的最值问题.解析：A不是动点吗？那么A的轨迹是什么？这是十分自然的联想，由x=m+ ，y=m- 可知，A点的轨迹方程为x2-y2=4，绘出如上图所示的双曲线的一支，立即可以看出，|AB|的最小值为1 .三、将两个动点转化为只有一个动点例6. 如图，设P为圆（x-3）2+y2=1上的动点，Q为抛物线y2=x上的动点，求|PQ|的最小值.分析：利用圆上动点到圆心的距离等于常数的特点，将圆的动点转化为圆心定点，从而两个动点的距离最值问题，就转化为一个动点到一个定点的距离的最值问题.本题P，Q两点都是动点，如果设这两个点的坐标来求，显然非常困难. 这就需要把这两个变量转化为一个变量来处理. P点在圆上运动，但P点到圆心M（3，0）的距离是定值，利用这个定值来解决.解析：设Q（y2，y），则|QM|2=（y2-3）2+y2=y4-5y2+9=（y2- ）2+ ≥ .取等号当且仅当y=± .故|PQ|的最小值为 -1.四、利用圆锥曲线的定义将折线段转化为直线段来求距离的最值问题例7. 已知椭圆 + =1内有一点P（1，-1），F为椭圆的右焦点，在椭圆上求一点M，使得|MP|+2|MF|取得最小值.分析：利用圆锥曲线的定义将折线段转化为直线段来求最值.解析：a2=4，b2=3，c2=1即F（1，0）. 由M向右准线作垂线，垂足为N，则 = = .即|MN|=2|MF|.故|MP|+2|MF|=|MP|+|MN|.显然当M，P，N共线时，|MP|+|MN|最小，由 + =1，得x=±，因为x>0，所以M（，-1）.（作者单位：贵州省龙里中学）责任编校徐国坚。
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几何中距离问题专题练习
一.知识要点：
1.两点之间， 最短.
2.直线外一点与直线上各点联结的所有线段中， 最短.
3.到角两边距离相等的点在 ；到线段两个端点距离相等的点在 .
二.综合练习：
1.如图，请你画出点A 到BC 的最短距离，点B 到AC 的最短距离，点C 到AB 的最短距离.
2.如图，请你在∠AOB 的内部确定点P ，使得点P 到∠AOB 的两边距离相等，并且到E 、F 两点的距离相等.
3.如图，已知直线l 和l 外两点A 、B ，试在直线l 上确定点P ，使得
（1）P 到A 、B 两点距离相等.（还可以表述为PA=PB 、│PA-PB │最小等）
（2）P 到A 、B 距离之和最短.（还可以表述为PA+PB 最短、△ABP 周长最小等）
（3）P 到A 、B 距离之差最大.（还可以表述为│PA-PB │最大等）
4.已知，如图，河的两岸有两个村庄A 、B ，试在河上确定小桥MN （与两岸垂
直），使得从A 村通过小桥MN 到达B 村距离最短.
C
A
B O l B A l B A l
B
A
l
B
A
l
B
A l
B A 河B A
5.如图，A 为马厩，B 为帐篷，牧马人某一天要从马厩牵出马，先到草地MN 边某一处牧马，再到河NL 边饮马，然后回到帐篷。
请你帮他确定这一天的最
短路线.
6.台阶问题
如图，是一个三级台阶，它的每一级的长、宽和高分别等于5cm ，3cm 和1cm ，A
和B 是这个台阶的两个相对的端点，A 点上有一只蚂蚁，想到B 点去吃可口的食物.请你想一想，这只蚂蚁从A 点出发，沿着台阶面爬到B 点，最短线路是多少？
7.圆柱、圆锥问题
（1）有一圆形油罐底面圆的周长为24m ，高为6m ，一只老鼠从距底面1m 的A
行到对角B 处吃食物，它爬行的最短路线长为多少？
（2）有一圆柱形油罐，已知油罐周长是12m ，高AB 是5m ，要从点A 处开始绕油罐一周建造梯子，正好到达A 点的正上方B 处，问梯子最短有多长？
（3）桌上有一个圆柱形玻璃杯（无盖），高为12厘米，底面周长18厘米，在杯口内壁离杯口3厘米的A 处有一滴蜜糖，一只小虫从桌上爬至杯子外壁，当它正好爬至蜜糖相对方向离桌面3厘米的
B 处时，突然发现了蜜糖。
问小虫至
少爬多少厘米才能到达蜜糖所在的位置。
1．已知O 为圆锥的顶点，M 为圆锥底面上一点，点P 在OM 上．一只蜗牛从P 点出发，绕圆锥侧面爬
行，回到P 点时所爬过的最短路线的痕迹如右图所示．若沿OM 将圆锥侧面剪开并展开，所得侧面展开图是（ ）
M L
N A
5
A
C
A B B
O P M
O M ' M P A ． O M ' M P B ．
O
M ' M P C ． O M ' M P D ．
8.正方体问题
（1）已知，如图是一个棱长为2cm 的封闭的正方形纸盒，E 是CD 中点，F 是CE 中点，一只蚂蚁从一个顶点A 爬到另一个顶点G ，那么这只蚂蚁爬行的最短路线是（ ），最近距离是 cm.
A ．A —
B —
C —G B ．A —C —G C ．A —E —G
D ．A —F —G
（2）如图，边长为2的正方体中，一只蚂蚁从一条棱的中点A
表面爬到顶点B 的最短距离是 .
9.长方体问题
如图，一只蚂蚁从实心长方体的顶点A 出发，沿长方体的表面爬到对
角顶点C 1处（三条棱长如图所示），问怎样走路线最短？最短路线长为多少？
2.探究螺旋形彩带的长度.
元旦快到了，某班的学生为了美化校园环境，计划在校园内的10棵树上绕上一些彩带.
（
1）若树的截面周长为50cm ，树高120cm ，现用彩带从根A 点开始沿侧面绕树一周到B 点 （如图1），学生应至少准备彩带多长？
（2）若树的截面周长仍为50cm ，树高为240cm ，现用彩带从根C 点开始沿侧面均匀地绕树 两周到D 点（如图2），学生应至少准备彩带多长？
（3）若树的截面周长仍为50cm ，树高为120acm ，现用彩带 从根M 点开始沿侧面均匀地 绕树a 周到N 点（如图3），学生应至少准备彩带多长？试写出你的计算方法.
B
G
D
B
P
D C
B
A
10.已知：△ABC，
（1）请你画出到三个顶点距离相等的点（2）请你画出到三边所在直线距离相等的点
11.（1）已知：如图，正方形ABCD，P是对角线AC上的一点，E在BC边上，
请在图中作出使得PB+PE最小的点P的位置.
（2）已知：如图，等腰直角三角形ABC中AB=BC=4，D是BC上一点，且BD=1，
P是斜边AC上的一个动点，求△BPD周长的最小值.
11.已知点A（1，2）和点B（3，5），试分别求出满足下列条件的点的坐标：
（1）在x轴上找一点C，（2）在y轴上找一点C，使得AC BC
+的值最小；使得△ABP周长最小；
（3）在直线x=4上找一点C，（4）在直线x=4上找一点C，使得AC BC
+的值最小；使得AC BC
-的值最大；。