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初一 · 三点距离和的最值(数形结合)

以小卷第 5 题第 4 问为例:A=−1、B=3,P∈(A,B)、对应数 p,求 |x−p|+|x−3|+|x−p−15| 的最小值。题眼:三零点 p < 3 < p+15,中间零点恒为 3 → 最小在中位数 3 取得,值 = 两端点距 = (p+15)−p = 15。这是 Q9③「双点」到「三点」的推广。
生活锚点三个点在同一条线上,距离和什么时候最小?答案是中间那个点——这就是快递驿站选址的秘密。
题设

|x−p| + |x−3| + |x−(p+15)| 的最小值

零点:p、3、p+15。P 在 A(−1)、B(3) 之间 ⇒ −1 < p < 3,故 p < 3 < p+15,中间零点永远是 3。

形 ①

拖动 P,看三零点的排序始终 p < 3 < p+15

金绿点为 P(对应数 p,限在 −1 与 3 之间拖动)。灰点为 A=−1、B=3;右侧金点为 p+15。无论 p 怎么动,三零点顺序不变,中间那根恒是 x=3。

A=−1 B=3 | P 对应 p=1.00 | p+15=16.00
排序:p < 3 < p+15 (中间零点恒为 3)
形 ②

函数 y=|x−p|+|x−3|+|x−(p+15)| 的图形:最低点恰在 x=3

图形是「陡—缓—缓—陡」的折线,最低尖点(最小值)落在中间零点 x=3。拖动 x 看函数值变化;点按钮跳到最小点验证。注意无论 p 怎么变,最低点始终在 x=3、高度始终为 15。

当 x=3.00:|x−p|+|x−3|+|x−(p+15)| = 15.00
最小值:15(= (p+15) − p = 两端点距离)
结论 · 通法

三点距离和:最小在中位数,最小=两端点距

对 |x−a|+|x−b|+|x−c|(a≤b≤c),当 x 取中间零点 b 时和最小,最小值 = c−a(两端点距离)。本题 a=p、b=3、c=p+15 ⇒ 最小点 x=3,最小值=(p+15)−p=15。与 Q9③「双点→区间内平」对照:点数奇则落在单点,点数偶则落在区间。

项数最小位置最小值本题
2 点(Q9③)两零点之间(区间)两零点距—
3 点(本题)中间零点 x=3两端点距 = 15p < 3 < p+15

答案:最小值 = 15(与 p 无关,只要 P 在 A、B 之间)。