Encuentra la distancia más corta entre el punto y una parábola

Encuentre la distancia más corta entre el punto ( pag , 0 ) , dónde pag > 0 , y la parábola y 2 = 4 a X , dónde a > 0 , en los distintos casos que se presenten según el valor de pag / a .
[Es posible que desee utilizar las coordenadas paramétricas ( a t 2 , 2 a t ) de puntos en la parábola]

Por lo tanto, encuentre la distancia más corta entre el círculo ( X pag ) 2 + y 2 = b 2 , dónde pag > 0 y b > 0 y la parabola y 2 = 4 a X , dónde a > 0 , en los distintos casos que se presenten según los valores de pag , a , b .

No tengo mucha idea aquí, como de costumbre, comencé a buscar d y d X de la ecuación paramétrica = 1 t

Así que el graduado normal es t y pasa a través ( pag , 0 ) .

O tenemos dos rectas paralelas formadas por

y = 1 t X 1 t pag
y = 1 t X a t

y encuentre la distancia más corta entre ellos. Sé

t = 2 a t pag a t 2
y traté de encontrar t en términos de p y a, pero la distancia entre ellos usando la ecuación
d = | d 2 d 1 | metro 2 + 1
Se vuelve realmente complicado y no parece dar lo que dice el documento de solución:

La distancia más corta es pag si pag < 2 y es 2 a ( pag a ) si pag a 2 .

¿Hay una manera rápida de hacer esto?

Además, en la parte anterior de esta pregunta

La línea L tiene ecuación y = metro X + C , dónde metro > 0 y C > 0 . Demuestre que, en el caso metro C > a > 0 , la distancia más corta entre L y la parábola y 2 = 4 a X

metro C a metro metro 2 + 1

Lo resolvi usando eso d ecuación que encontré de la Wikipedia. No se proporciona en el libro de fórmulas, así que creo que se supone que debo encontrar una forma alternativa de resolverlo. (O derivarlo por mi cuenta)

Igualar dos ecuaciones normales y compararlas con la ecuación original da un punto ( a metro 2 , 2 a metro )

nNw

d = ( a metro 2 X ) 2 + ( 2 a metro ( metro X + C ) ) 2

Derivando para encontrar el valor máximo da:

=> X = C 2 a metro a metro 2 metro + 1

Nuevamente se vuelve muy desordenado cuando pongo esto X volver a la ecuación para encontrar d .
¿Hay una mejor manera de hacer esto?

Sé que este bloque de texto aquí puede desanimar a algunas personas, pero quería mostrar mi trabajo tanto como sea posible.
Muchas gracias de antemano.

Respuestas (3)

minimizar para t

d 2 ( t ) = ( a t 2 pag ) 2 + ( 2 a t ) 2 .

( d 2 ( t ) ) = 2 ( a t 2 pag ) 2 a t + 2 ( 2 a t ) 2 a = 0.

Entonces

t = 0 ( pag 2 a a t 2 = pag 2 a ) ,

El primer caso da

d 2 = pag 2 ,
y el segundo
d 2 = 4 a ( pag a ) .

Tome el más pequeño de los dos.

Si d es la distancia entre el punto ( pag , 0 ) , dónde pag > 0 , y la parábola y 2 = 4 a X ,

d 2 = ( a t 2 pag ) 2 + ( 2 a t 0 ) 2 = a 2 t 4 + pag 2 + 2 a t 2 ( 2 a pag )

= ( a t 2 + 2 a pag ) 2 + pag 2 ( 2 a pag ) 2 pag 2 ( 2 a pag ) 2 = 4 a ( pag a )

La igualdad se da si a t 2 = pag 2 a

Claramente, pag 2 a pag 2 a


Si D es la distancia entre el circulo ( X pag ) 2 + y 2 = b 2 , y la parabola y 2 = 4 a X

D 2 = ( a t 2 b porque tu pag ) 2 + ( 2 a t b pecado t ) 2 =

Pero necesitamos la aplicación del cálculo aquí.

Gracias ... es bueno detectar esa factorización en la segunda línea. No creo que pueda resolverlo así durante el examen...

Hay varias formas de abordar este problema.

La más simple es notar que la distancia entre dos puntos, uno de los cuales es (p, 0), viene dada por ( X pag ) 2 + y 2 que será mínimo cuando su cuadrado, ( X pag ) 2 + y 2 es mínimo. Requerir que (x, y) esté en la parábola y 2 = 4 a X significa que X = y 2 4 a . Entonces la cantidad a minimizar es ( y 2 / 4 a pag ) 2 + y 2 = y 4 / ( dieciséis a 2 ) pag y 2 / 2 a + pag 2 + y 2 = y 4 / ( dieciséis a 2 ) ( pag 2 a ) y 2 / 2 a + pag 2

Ese es un polinomio de cuarto grado en y, pero no hay potencias impares, así que dejando tu = y 2 , tenemos tu 2 / ( dieciséis a 2 ) ( pag 2 a ) tu + pag 2 . Puede encontrar el valor mínimo de eso, y el valor u que lo hace mínimo, [b] completando el cuadrado [/b].