3.?dāng)?shù)和形是數(shù)學(xué)的兩個主要研究對象,我們經(jīng)常運(yùn)用數(shù)形結(jié)合、數(shù)形轉(zhuǎn)化的方法解決一些數(shù)學(xué)問題.下面我們來探究“由數(shù)思形,以形助數(shù)”的方法在解決代數(shù)問題中的應(yīng)用.
探究一:求不等式|x-1|<2的解集
(1)探究|x-1|的幾何意義
如圖①,在以O(shè)為原點(diǎn)的數(shù)軸上,設(shè)點(diǎn)A′對應(yīng)的數(shù)是x-1,由絕對值的定義可知,點(diǎn)A′與點(diǎn)O的距離為|x-1|,可記為A′O=|x-1|.將線段A′O向右平移1個單位得到線段AB,此時點(diǎn)A對應(yīng)的數(shù)是x,點(diǎn)B對應(yīng)的數(shù)是1.因?yàn)锳B=A′O,所以AB=|x-1|.因此,|x-1|的幾何意義可以理解為數(shù)軸上x所對應(yīng)的點(diǎn)A與1所對應(yīng)的點(diǎn)B之間的距離AB.
(2)求方程|x-1|=2的解
因?yàn)閿?shù)軸上3和-1所對應(yīng)的點(diǎn)與1所對應(yīng)的點(diǎn)之間的距離都為2,所以方程的解為3,-1.
(3)求不等式|x-1|<2的解集
因?yàn)閨x-1|表示數(shù)軸上x所對應(yīng)的點(diǎn)與1所對應(yīng)的點(diǎn)之間的距離,所以求不等式解集就轉(zhuǎn)化為求這個距離小于2的點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)x的范圍.
請?jiān)趫D②的數(shù)軸上表示|x-1|<2的解集,并寫出這個解集.
探究二:探究$\sqrt{(x-a)^{2}+(y-b)^{2}}$的幾何意義
(1)探究$\sqrt{{x}^{2}+{y}^{2}}$的幾何意義
如圖③,在直角坐標(biāo)系中,設(shè)點(diǎn)M的坐標(biāo)為(x,y),過M作MP⊥x軸于P,作MQ⊥y軸于Q,則P點(diǎn)坐標(biāo)為(x,0),Q點(diǎn)坐標(biāo)為(0,y),OP=|x|,OQ=|y|,在Rt△OPM中,PM=OQ=|y|,則MO=$\sqrt{O{P}^{2}+P{M}^{2}}$=$\sqrt{|x{|}^{2}+|y{|}^{2}}$=$\sqrt{{x}^{2}+{y}^{2}}$,因此,$\sqrt{{x}^{2}+{y}^{2}}$ 的幾何意義可以理解為點(diǎn)M(x,y)與點(diǎn)O(0,0)之間的距離MO.
(2)探究$\sqrt{(x-1)^{2}+(y-5)^{2}}$的幾何意義
如圖④,在直角坐標(biāo)系中,設(shè)點(diǎn)A′的坐標(biāo)為(x-1,y-5),由探究二(1)可知,A′O=$\sqrt{(x-1)^{2}+(y-5)^{2}}$,將線段A′O先向右平移1個單位,再向上平移5個單位,得到線段AB,此時點(diǎn)A的坐標(biāo)為(x,y),點(diǎn)B的坐標(biāo)為(1,5),因?yàn)锳B=A′O,所以AB=$\sqrt{(x-1)^{2}+(y-5)^{2}}$,因此$\sqrt{(x-1)^{2}+(y-5)^{2}}$的幾何意義可以理解為點(diǎn)A(x,y)與點(diǎn)B(1,5)之間的距離AB.
(3)探究$\sqrt{(x+3)^{2}+(y-4)^{2}}$的幾何意義
請仿照探究二(2)的方法,在圖⑤中畫出圖形,并寫出探究過程.
(4)$\sqrt{(x-a)^{2}+(y-b)^{2}}$的幾何意義可以理解為:點(diǎn)(x,y)與點(diǎn)(a,b)之間的距離.
拓展應(yīng)用:
(1)$\sqrt{(x-2)^{2}+(y+1)^{2}}$+$\sqrt{(x+1)^{2}+(y+5)^{2}}$的幾何意義可以理解為:點(diǎn)A(x,y)與點(diǎn)E(2,-1)的距離和點(diǎn)A(x,y)與點(diǎn)F(-1,-5)(填寫坐標(biāo))的距離之和.
(2)$\sqrt{(x-2)^{2}+(y+1)^{2}}$+$\sqrt{(x+1)^{2}+(y+5)^{2}}$的最小值為5(直接寫出結(jié)果)
