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  • 两点到圆的最小距离

    有人在哆嗒网提了一道问题.我觉得挺有意思.问题如下:有一动点在圆$(x+a)^2+(y+b)^2=c^2,c>0$上运动,圆外有两点$C(d,e),D(f,g)$,两点到动点的距离之和最小,求此时动点的坐标.

     

     

    如图.

    解决方案如下:当线段CD与圆不相交时,

    做以C,D为焦点,且与圆相切的椭圆.椭圆与圆的切点即为满足条件的点.这是因为,若不然,如图,

    若H是满足条件的点,则连接HO,其中O是CD的中点.HO交椭圆于K.则由关于三角形的一个不等式,$HD+HC\geq KC+KD$.而根据椭圆的性质,KC+KD=BC+BD.因此$HC+HD\geq BC+BD$.因此椭圆和圆的切点B是满足条件的点.

    (顺便指出,这样的椭圆是唯一的.因为最小距离是唯一的,这表明,椭圆的KC+KD已经确定.而且CD的长度和位置已经确定,因此椭圆的一切要素都已经确定,即椭圆是唯一的.)

    至于怎么求椭圆和圆切点的坐标,我的兴趣不太大.但是总体思路如下:已知FG是椭圆和圆的公切线,根据椭圆的光学性质,角FBD等于角GBC.有了这些条件,切点坐标应该是容易求出的.

    当线段CD与圆有交点时,十分容易,线段与圆的交点就是满足条件的点,因为三角形的两边之和大于第三边.

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