Giả sử C là giao điểm của đoạn thẳng AB với đường thẳng d.

Vì C nằm giữa A và B nên ta có:

AC + CB = AB (1)

Lấy điểm C' bất kỳ trên d (C' ≠ C)

Nối AC', BC'

Sử dụng bất đẳng thức trong tam giác vào ∆ABC', ta có:

AC' + BC' > AB (2)

Từ (1) và (2) suy ra:

AC' + C'B > AC + CB.

Vậy điểm C cần tìm là giao điểm của đường thẳng AB với đường thẳng d.

* Phân tích

Giả sử điểm M thuộc xy đã tìm được để có MA+ MB là ngắn nhất.

Lấy A’ đối xứng với A qua xy

ta có: MA = MA’

suy ra MA’ + MB cũng ngắn nhất .

Mà A và B lại nằm trên hai nửa mặt phẳng đối nhau có bờ là đường thẳng xy

Nên M phải nằm giữa A’và B tức là MA’ + MB = A’B

Suy ra M phải là giao của A’B và xy.

* Cách dựng

Dựng A’ đối xứng với A qua xy,

Nối A’với B cắt xy tại điểm M

*Chứng minh :

Nối M với A ta có MA = MA’ (A và A’ đối xứng với nhau qua xy)

Mà MA’ + MB = A’B

suy ra MA+MB =A’B là ngắn nhất

Thật vậy: nếu lấy một điểm M’ thuộc xy mà M’ khác M ,

nối M’ với A’ và M’ với B

ta có tam giác M’A’B.

Do đó M’A’ + M’B > A’B

mà M’A’ = M’A’(tính chất đối xứng).

- Tìm điểm A’ đối xứng với A qua d

- Nối A’B cắt d tại M . M chính là điểm cần tìm .

- Thật vậy : Vì A’ đối xứng với A qua d cho nên MA=MA’ (1). Do đó :

MA+MB=MA’+MB=A’B .

- Giả sử tồn tại M’ khác M thuộc d thì : M’A+M’B=M’A’+M’B

'A B≥

. Dấu bằng chỉ

xảy ra khi A’M’B thẳng hàng . Nghĩa là M trùng với M’

- Tìm điểm A’ đối xứng với A qua d

- Nối A’B cắt d tại M . M chính là điểm cần tìm .

- Thật vậy : Vì A’ đối xứng với A qua d cho nên MA=MA’ (1). Do đó :

MA+MB=MA’+MB=A’B .

- Giả sử tồn tại M’ khác M thuộc d thì : M’A+M’B=M’A’+M’B

'A B≥

. Dấu bằng chỉ

xảy ra khi A’M’B thẳng hàng . Nghĩa là M trùng với M’

Tìm điểm A’ đối xứng với A qua d

- Nối A’B cắt d tại M . M chính là điểm cần tìm .

- Thật vậy : Vì A’ đối xứng với A qua d cho nên MA=MA’ (1). Do đó :

MA+MB=MA’+MB=A’B .

- Giả sử tồn tại M’ khác M thuộc d thì : M’A+M’B=M’A’+M’B

'A B≥

. Dấu bằng chỉ

xảy ra khi A’M’B thẳng hàng . Nghĩa là M trùng với M’

a) Các bộ ba điểm thẳng hàng: A, B, C;  D, B, E

b) Hai điểm A và B nằm cùng phía với điểm C.

c) Hai điểm D và E nằm khác phía với B.

    Hai điểm A và C nằm khác phía với B.

d) Điền các kí hiệu ∈ hay ∉ vào ô trống:

Gọi D là điểm đối xứng A qua d \(\Rightarrow\) d là trung trực AD \(\Rightarrow CA=CD\)

Nối BD cắt d tại M

Do BD là đường thẳng và BCD là đường gấp khúc nên ta luôn có:

\(BC+CD\ge BM+MD\)

\(\Leftrightarrow CB+CA\ge BD\)

Dấu "=" xảy ra khi và chỉ khi C trùng M

\(\Rightarrow\) Độ dài CA+CB ngắn nhất khi C là giao điểm của BD và d, trong đó D là điểm đối xứng với A qua d