mathematica 发表于 2020-5-7 08:53:29

已知圆O外两点A与B,圆上的点P,如何求PA+PB的最小值?

已知圆O外两点A与B,圆上的点P,如何求PA+PB的最小值?
这我在抖音上看到的问题,
有个人评论说,PA+PB,形成一簇簇椭圆,
然后当椭圆正好与圆相切的时候,PA+PB距离最小(也可能最大),
问题是如何用尺规作图的办法找到答案呢?

kastin 发表于 2020-5-7 13:39:36

椭圆簇是一般情况,但还要考虑退化情形。

mathematica 发表于 2020-5-7 14:37:33

kastin 发表于 2020-5-7 13:39
椭圆簇是一般情况,但还要考虑退化情形。

给点有用的回答吧,我想知道如何尺规作图

aimisiyou 发表于 2020-5-9 07:39:15

本帖最后由 aimisiyou 于 2020-5-9 07:42 编辑

若三角形OAB的费马点在圆上则此时PA+PB最小。

dlpg070 发表于 2020-5-9 10:08:17

本帖最后由 dlpg070 于 2020-5-9 13:44 编辑

aimisiyou 发表于 2020-5-9 07:39
若三角形OAB的费马点在圆上则此时PA+PB最小。

你已经接近实现尺规作图,一步之遥
为了帮你尽快成功,提供一幅精确比例的图片
p在圆上转1周,PA+PB 形成心形线(橘红色)
P是最小值点
Q是最大值点
换了一张更清晰的图片

kastin 发表于 2020-5-9 11:36:31

利用椭圆焦点光学性质,问题转化为找出P点,使得OP为角APB的角平分线即可。是否能尺规作图,取决于P点坐标与A、B点坐标之间的内在代数关系,如果存在立方根式且又无法开尽的,那么不可能尺规作图找出P点。

hejoseph 发表于 2020-5-9 17:40:39

这个问题早就有定论了,一般是无法尺规作图完成的,例如单位圆 $x^2+y^2=1$ 上的点 $P$,$A(2,1)$,$B(-1,3)$,那么 $PA+PB$ 的最小值是方程
\[
35721 - 212072t^2 + 58479t^4 - 3570t^6 + 50t^8=0
\]
的根,这个方程的根不能尺规作图的。

dlpg070 发表于 2020-5-10 15:18:21

hejoseph 发表于 2020-5-9 17:40
这个问题早就有定论了,一般是无法尺规作图完成的,例如单位圆 $x^2+y^2=1$ 上的点 $P$,$A(2,1)$,$B(-1,3 ...

我解方程 实数解{{t->-2.16627},{t->-0.431738},{t->0.431738},{t->2.16627}}
其中2个正数解,不知对否?好像数值小了,可能我的方程系数有手误?

mathematica 发表于 2020-5-11 09:29:30

hejoseph 发表于 2020-5-9 17:40
这个问题早就有定论了,一般是无法尺规作图完成的,例如单位圆 $x^2+y^2=1$ 上的点 $P$,$A(2,1)$,$B(-1,3 ...

我看抖音上有人出这个题的,我以为有解的,所以到论坛上问一下!

hejoseph 发表于 2020-5-11 12:33:10

dlpg070 发表于 2020-5-10 15:18
我解方程 实数解{{t->-2.16627},{t->-0.431738},{t->0.431738},{t->2.16627}}
其中2个正数解,不知对否? ...

那个方程有四个正数解,近似值从小到大排列分别是0.4206925835,2.196613573,4.11127023,7.035294141,但 $PA+PB$ 的最小值并不是最小的正根, $PA+PB$ 的最大值是这个方程的最大正根。
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