4. 阅读下面的材料,然后解答问题:
在一直线上依次排列 $ n(n > 1) $ 台机床,现要设置零件供应站 $ P $,使这 $ n $ 台机床到供应站 $ P $ 的距离总和最小. 要解决这个问题,先思考比较简单的情形:

如图①,如果直线上有 $ 2 $ 台机床,显然点 $ P $ 设在线段 $ A_1A_2 $ 上的任何位置都可,因为甲、乙到点 $ P $ 距离之和等于线段 $ A_1A_2 $. 如图②,如果直线上有 $ 3 $ 台机床,不难判断,点 $ P $ 设在点 $ A_2 $ 处最合适,因为这时甲、乙、丙到点 $ P $ 距离之和仍是线段 $ A_1A_3 $,而如果把点 $ P $ 放到别处,例如点 $ D $ 处,那么甲、丙到点 $ P $ 距离之和是线段 $ A_1A_3 $,但乙到点 $ P $ 还有 $ A_2D $ 这一段,所以点 $ P $ 放在 $ A_2 $ 处最佳.
不难知道,如果直线上有 $ 4 $ 台机床,点 $ P $ 应设在线段 $ A_2A_3 $ 上的任何地方;如果直线上有 $ 5 $ 台机床,点 $ P $ 应设在点 $ A_3 $ 处的位置.
(1) 有 $ n $ 台机床时,点 $ P $ 应设置在何处?
(2) 利用问题(1)的结论,求 $ |x - 1| + |x - 2| + |x - 3| + ··· + |x - 617| $ 的最小值.
在一直线上依次排列 $ n(n > 1) $ 台机床,现要设置零件供应站 $ P $,使这 $ n $ 台机床到供应站 $ P $ 的距离总和最小. 要解决这个问题,先思考比较简单的情形:
如图①,如果直线上有 $ 2 $ 台机床,显然点 $ P $ 设在线段 $ A_1A_2 $ 上的任何位置都可,因为甲、乙到点 $ P $ 距离之和等于线段 $ A_1A_2 $. 如图②,如果直线上有 $ 3 $ 台机床,不难判断,点 $ P $ 设在点 $ A_2 $ 处最合适,因为这时甲、乙、丙到点 $ P $ 距离之和仍是线段 $ A_1A_3 $,而如果把点 $ P $ 放到别处,例如点 $ D $ 处,那么甲、丙到点 $ P $ 距离之和是线段 $ A_1A_3 $,但乙到点 $ P $ 还有 $ A_2D $ 这一段,所以点 $ P $ 放在 $ A_2 $ 处最佳.
不难知道,如果直线上有 $ 4 $ 台机床,点 $ P $ 应设在线段 $ A_2A_3 $ 上的任何地方;如果直线上有 $ 5 $ 台机床,点 $ P $ 应设在点 $ A_3 $ 处的位置.
(1) 有 $ n $ 台机床时,点 $ P $ 应设置在何处?
(2) 利用问题(1)的结论,求 $ |x - 1| + |x - 2| + |x - 3| + ··· + |x - 617| $ 的最小值.
答案:4.(1)当$n$为偶数时,$P$应设在第$\frac{n}{2}$台和$(\frac{n}{2}+1)$台之间,即线段$P_{\frac{n}{2}}P_{\frac{n}{2}+1}$的任何地方,当$n$为奇数时,$P$应设在第$P_{\frac{n + 1}{2}}$台的位置 (2)根据绝对值的几何意义,求$|x - 1|+|x - 2|+|x - 3|+···+|x - 617|$的最小值就是在数轴上找出表示$x$的点,使它到表示数 1、2、$···$、617 的各点的距离之和最小.根据问题(1)的结论,当$x = 309$时,原式的值最小,最小值是:$|309 - 1|+|309 - 2|+|309 - 3|+···+|309 - 308|+0+|309 - 310|+|309 - 311|+···+|309 - 311|+|309 - 616|+|309 - 617|=308 + 307 + 306+···+1 + 0 + 1 + 2+···+308=308×309=95172$
解析:
(1)当$n$为偶数时,点$P$应设置在第$\frac{n}{2}$台与第$\frac{n}{2}+1$台机床之间的线段上;当$n$为奇数时,点$P$应设置在第$\frac{n+1}{2}$台机床的位置。
(2)根据绝对值的几何意义,原式表示数轴上点$x$到点$1,2,···,617$的距离之和。由(1)结论,$n=617$(奇数),当$x=\frac{617+1}{2}=309$时,距离之和最小。
最小值为:$|309 - 1| + |309 - 2| + ··· + |309 - 308| + 0 + |309 - 310| + ··· + |309 - 617|$
$=(308 + 307 + ··· + 1) + (1 + 2 + ··· + 308)$
$=2×\frac{308×(308 + 1)}{2}$
$=308×309 = 95172$
答案:(1)当$n$为偶数时,点$P$在第$\frac{n}{2}$台与第$\frac{n}{2}+1$台机床之间的线段上;当$n$为奇数时,点$P$在第$\frac{n+1}{2}$台机床处。(2)$95172$
(2)根据绝对值的几何意义,原式表示数轴上点$x$到点$1,2,···,617$的距离之和。由(1)结论,$n=617$(奇数),当$x=\frac{617+1}{2}=309$时,距离之和最小。
最小值为:$|309 - 1| + |309 - 2| + ··· + |309 - 308| + 0 + |309 - 310| + ··· + |309 - 617|$
$=(308 + 307 + ··· + 1) + (1 + 2 + ··· + 308)$
$=2×\frac{308×(308 + 1)}{2}$
$=308×309 = 95172$
答案:(1)当$n$为偶数时,点$P$在第$\frac{n}{2}$台与第$\frac{n}{2}+1$台机床之间的线段上;当$n$为奇数时,点$P$在第$\frac{n+1}{2}$台机床处。(2)$95172$