PA+PB+PC最小问题

P是已知△ABC所在的平面上一点,试求使PA+PB+PC为最小的点位置。

第1个回答  2020-01-03
P是已知△ABC所在的平面上一点,试求使PA+PB+PC为最小的点位置。

17世纪法国数学家P.Fermat曾向伽利略的学生托里拆里提出以下有趣的著名问题:
在△ABC的平面上求一点P,使P点到△ABC三顶点的距离之和为最小.托里拆里用好几种方法解决了这一问题,得出结论:
(1)
,当△ABC的最大内角小于120°时,则在△ABC形内存在一点P使∠BPC=∠CPA=∠APB=120°,这点即是使PA+PB+PC为最小的点;此时该点又称作为正等角中心。
(2),当△ABC的最大内角不小于120°时,则当P为最大内角所在的顶点时,PA+PB+PC为最小。
这点称作费马点。
下面仅对情况(1)
进行讨论。
设P是△ABC内一点,连PA,PB,PC。以AB为边向外作正三角形ABA‘,则A’为一确定点。以PB为边作正三角形BPP',由于P点是变动的,所以P'也是变动的。
但是,因为BP=BP',BA=BA',∠PBA=∠P'BA'=60°-∠ABP',
所以ΔABP≌ΔA'BP',
故PA=P'A'。
又因为PB=BP'=PP',所以有PA+PB+PC=P'A'+PP'+PC。
因为A'是定点,P是可选择的动点,且P'随P而变。现在我们要讨论的PA+PB+PC即是A',C之间的折线A'P'PC的长度何时取得最小值的问题了。
显然,当这四点在同一直线上时,长度为最小。此时,因为∠PBP’=∠BP’P=60°,
所以∠BPC=∠BP'A'=120°,即∠APB=120°,所以∠CPA=120°。这就是我们要求的结论。
具体的P点位置:
设△ABC的最大内角小于120°,分别以边BC,CA,AB为边向外作正△A'BC,正△AB'C,正△ABC'。则AA',BB',CC'交于一点P,P点就是的费马点。
参见:http://iask.sina.com.cn/b/12677259.html
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