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找一点p为三角形ABC内一点,使得PA^2+PB^2+PC^2的值最小

答案:6  悬赏:30  
解决时间 2021-02-02 04:10
最好是普通ABC三角形
证出等边ABC三角形也好
要过程

最好用几何方法
代数方法老师讲过了
最佳答案
P点是三角形ABC的重心,即是三边中线的交点,重心到三边距离的平方和最小~

证明:

设三角形三个顶点为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)
平面上任意一点为(x,y),则该点到三顶点距离平方和为:
(x1-x)^2+(y1-y)^2+(x2-x)^2+(y2-y)^2+(x3-x)^2+(y3-y)^2
=3x^2-2x(x1+x2+x3)+3y^2-2y(y1+y2+y3)+x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+y3^2
=3(x-1/3*(x1+x2+x3))^2+3(y-1/3(y1+y2+y3))^2+x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+y3^2-1/3(x1+x2+x3)^2-1/3(y1+y2+y3)^2
显然当x=(x1+x2+x3)/3,y=(y1+y2+y3)/3(重心坐标)时上式取得最小值
最小值为 x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+y3^2-1/3(x1+x2+x3)^2-1/3(y1+y2+y3)^2

证毕
全部回答
你设A(X1,Y1)B(X2,Y2)C(X3,Y3)利用平面向亮证明
P点是三角形ABC的重心,即是三边中线的交点,重心到三边距离的平方和最小~ 证明: 设三角形三个顶点为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3) 平面上任意一点为(x,y),则该点到三顶点距离平方和为: (x1-x)^2+(y1-y)^2+(x2-x)^2+(y2-y)^2+(x3-x)^2+(y3-y)^2 =3x^2-2x(x1+x2+x3)+3y^2-2y(y1+y2+y3)+x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+y3^2 =3(x-1/3*(x1+x2+x3))^2+3(y-1/3(y1+y2+y3))^2+x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+y3^2-1/3(x1+x2+x3)^2-1/3(y1+y2+y3)^2 显然当x=(x1+x2+x3)/3,y=(y1+y2+y3)/3(重心坐标)时上式取得最小值 最小值为 x1^2+x2^2+x3^2+y1^2+y2^2+y3^2-1/3(x1+x2+x3)^2-1/3(y1+y2+y3)^2 证毕 参考资料:baiodu
在平面直角坐标系中设三点A(a,b),B(c,d),C(e,f),P为三角形内一点(x,y) 则根据平面上两点距离公式 PA^2=(x-a)^2+(y-b)^2 PB^2=(x-c)^2+(y-d)^2 PC^2=(x-e)^2+(y-f)^2 PA^2+PB^2+PC^2=(x-a)^2+(y-b)^2+(x-c)^2+(y-d)^2+(x-e)^2+(y-f)^2 =(x^2-2ax+a^2)+(y^2-2by+y^2)+(x^2-2cx+c^2)+(y^2-2dy+y^2)+(x^2-2ex+x^2)+(y^2-2fx+f^2) =[3x^2-2(a+c+e)x+a^2+c^2+e^2]+[3y^2-2(b+d+f)y+b^2+d^2+f^2] 因为a,b,c,d,e,f为六个互不关联的取值 所以仅当上边两个中括号内均取最小值时,PA^2+PB^2+PC^2有最小值 令f(x)=3x^2-2(a+c+e)x+a^2+c^2+e^2 f'(x)=6x-2(a+c+e) 令f'(x)=0得x=(a+c+e)/3 令g(y)=3y^2-2(b+d+f)y+b^2+d^2+f^2 g'(y)=6y-2(b+d+f) 令g'(y)=0得y=(b+d+f)/3 所以P点的坐标为P((a+c+e)/3,(b+d+f)/3) 下面证明P是重心 设重心为O,则O分有向线段CD的比例为2,由定比分点公式重心O的横坐标为[e+2*(a+c)/2]/(1+2)=(a+c+e)/3,同理纵坐标为(b+d+f)/3。 所以P与O重合,即P为重心
设三角形的心为o ap=a0+op bp=bo+op cp=co+op ap^2+bp^2+cp^2=ao^2+op^2+2aoop+bo^2+op^2+2boop+co^2+op^2+2coop =ao^2+bo^2+co^2+3op^2+2op(ao+bo+co) =ao^2+bo^2+co^2+3op^2 以上均表示向量 当op最小时,ap^2+bp^2+cp^2最小 即o,p重合时,ap^2+bp^2+cp^2最小 ap^2+bp^2+cp^2=ao^2+bo^2+co^2=a^2
用向量方法 用XY 表示向量XY G是ABC的重心 GA+GB+GC=0 PA^2+PB^2+PC^2=(PG+GA)^2+(PG+GB)^2+(PG+GC)^2=3PG^2+GA^2+GB^2+GC^2+2PG(GA+GB+GC)=3PG^2+GA^2+GB^2+GC^2>=GA^2+GB^2+GC^2 当且仅当G=P时取得最小值
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