一条线段上有4个点,位置分别为-3,9,2,16。现在我们要再在这条线段上设置一个点,要求这点与线段上的其它点最短距离为3。问线段长度是多少?线段上共有多少个位置可以拿来设点
时间: 2024-06-07 08:07:13 浏览: 128
计算点到线段的最短距离
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设线段两端点坐标分别为 $a$ 和 $b$,则线段长度为 $|b-a|$。现在我们要在线段上再放一个点 $p$,使得 $p$ 到线段上的其它点的最短距离为 $3$,因此 $p$ 必须位于线段 $ab$ 的垂线范围内,且与 $a$ 和 $b$ 的距离都为 $3$。
设 $ab$ 的方向向量为 $v=b-a$,单位向量为 $u=\dfrac{v}{|v|}$,则 $p$ 到 $a$ 的距离为 $3$ 的条件可以表示为 $(p-a)\cdot u=3$,即 $p\cdot u=\dfrac{3|v|^2-a\cdot v}{|v|^2}$。同理,$p$ 到 $b$ 的距离为 $3$ 的条件可以表示为 $p\cdot u=\dfrac{|v|^2+3a\cdot v}{|v|^2}$。
由于 $p$ 位于 $ab$ 的垂线范围内,因此 $p$ 的坐标可以表示为 $p=a+tu$,其中 $t\in[0,1]$。将 $p$ 的坐标代入上面的两个条件,得到:
$$t=\dfrac{6a\cdot v-4|v|^2\pm\sqrt{16|v|^4-24a\cdot v|v|^2+9a^2}}{2|v|^2}$$
注意到两个解分别对应 $p$ 位于 $ab$ 的左边和右边,只有当两个解都在 $[0,1]$ 范围内才能满足要求。因此线段上可以选择的位置数为 $2$ 或 $4$。线段长度为 $|b-a|=16$。
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