如图,在平面直角坐标系 $xOy$ 中,$A\left(-6,0\right)$,$B\left(6,0\right)$,$C\left(0,4\sqrt 3\right)$,延长 $AC$ 到点 $D$,使 $CD=\dfrac 12AC$,过点 $D$ 作 $DE\parallel AB$ 交 $BC$ 的延长线于点 $E$.设 $G$ 为 $y$ 轴上一点,点 $P$ 从直线 $y=-\sqrt 3x+6\sqrt 3$ 与 $y$ 轴的交点 $M$ 出发,先沿 $y$ 轴到达 $G$ 点,再沿 $GA$ 到达 $A$ 点,若 $P$ 点在 $y$ 轴上运动的速度是它在直线 $GA$ 上运动速度的 $2$ 倍,试确定 $G$ 点的位置,使点 $P$ 按照上述要求到达 $A$ 点所用的时间最短.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    几何部分
    >
    线段最值
    >
    费马点
【答案】
所以 $G$ 点的坐标为 $\left(0,2\sqrt 3\right)$
【解析】
因为 $t=\dfrac{GM}{2v}+\dfrac{GA}{v}=\dfrac {2GA+GM}{2v}$,
所以当 $2GA+GM$ 最小时,时间最短.
如图,假设在 $OM$ 一点 $G$,则 $BG=AG$,
所以 $MG+2AG=MG+AG+BG$.
把 $\triangle MGB$ 绕点 $B$ 顺时针旋转 $60^\circ$,得到 $\triangle M'G'B$,连接 $GG',MM'$,所以 $\triangle GG'B,\triangle MM'B$ 都是等边三角形,
则 $GG'=BG'=BG$.
又因为 $M'G'=MG$,
所以 $MG+AG+BG=M'G'+GG'+AG$.
因为点 $A,M'$ 为定点,所以 $AM'$ 与 $OM$ 的交点为 $G$,此时 $MG+AG+BG$ 最小.所以 $G$ 点的坐标为 $\left(0,2\sqrt 3\right)$.
答案 解析 备注
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