24年上海卷 第21题(压轴题)

对于一个函数f(x)f(x)和一个点M(a,b)M(a,b),令s(x)=(xa)2+(f(x)b)2s(x)=(x-a)^2+(f(x)-b)^2,若P(x0,f(x0))P\left(x_0,f(x_0)\right)s(x)s(x)取到最小值的点,则称PPMMf(x)f(x)的“最近点”。

(1)对于f(x)=1x(x>0)f(x)=\dfrac{1}{x}(x>0),求证:对于点M(0,0)M(0,0),存在点PP,使得点PPMMf(x)f(x)的“最近点”;

第一问

思路分析

新定义理解:

  • 相关的对象:是一个点 (a,b)(a,b) 和一个函数f(x)f(x)
  • 构建的一个新函数 s(x)s(x) ,表示函数上的点 (x,f(x))(x,f(x))(a,b)(a,b)的距离平方
  • 如果 $s(x) $在 x0x_0 处有最小值,(x0,f(x0))(x_0,f(x_0))就是最近点 PP

详解

s(x)=(x0)2+(1x0)2=x2+1x2\large s(x) = (x-0)^2 + (\frac{1}{x}-0)^2 = x^2 + \frac{1}{x^2}

根据基本不等式,x=1时取得最小值x=1时取得最小值

(1,1)是最近点\large \colorbox{yellow}{\(点(1,1)是最近点\)}

对于一个函数f(x)f(x)和一个点M(a,b)M(a,b),令s(x)=(xa)2+(f(x)b)2s(x)=(x-a)^2+(f(x)-b)^2,若P(x0,f(x0))P\left(x_0,f(x_0)\right)s(x)s(x)取到最小值的点,则称PPMMf(x)f(x)的“最近点”。

(1)对于f(x)=1x(x>0)f(x)=\dfrac{1}{x}(x>0),求证:对于点M(0,0)M(0,0),存在点PP,使得点PPMMf(x)f(x)的“最近点”;

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