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幾何坐标求線段最值

科技 更新时间:2024-08-06 10:12:18

讀者朋友們的問題越來越多,而我的精力十二分的有限.

必然是有所選擇,那些下大功夫、用心思考的朋友更可能得到交流的機會.

1

一個會提問的栗子.

昵稱為“青海湖”的讀者朋友這樣問到:

左老師,求助這樣一道題.

在直角坐标系中,已知射線OA:x-y=0(x>=0),OB:2x y=0(x>=0).

過點P(1,0)作直線分别交射線OA,OB于點A,B.

當|PA|*|PB|取最小值時,求直線AB的方程.


如果是這種情況,解法簡單.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)1

不是坐标軸了,乘積最小值,網上的答案計算很多.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)2

請教左老師,有沒有其他解法?

這位讀者朋友應該是認真看了《互動的正确姿勢》,并且真正在實踐這些提問的原則.

大家注意看,他問了一道題.然後找了一道相似的題目,談了它們的差異.并且自己通過搜題軟件找到了答案,但是覺得運算量太多,想了解有無更優解法.

2

用直線的參數方程優化求解

這道題畫出圖來是這樣的.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)3

直線AB過定點P,而我們所求的兩條線段PA,PB都有端點P,這就非常适合采用直線的參數方程求解.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)4

其中(1,0)是定點坐标.α是直線的傾斜角,t表示從定點出發的有向線段的數量.

t是有正負的.若某點在P點上方, t為正值,比如本題中的點A,其對于的t值為正;若某點在P點下方,t為負值,比如本題中的點B,其對應的t值為負.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)5

注意到有向線段的正負,我們得出兩條線段長乘積的表達式.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)6

這是一個關于角α的函數,為便于求最值,我們做如下變形.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)7

這是一個齊次分式,可以化為正切.但是首先要讨論餘弦值是否為零.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)8

不管是從圖形上看,還是從表達式本身來看,都能确定k>1或k<-2.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)9

下面的任務就是求函數f(k)在k>1或者k<-2上的最小值.

用導數法比較直接,用分離、構造基本不等式的做法反而不易操作,不推薦.

過程不再贅述,給出答案.

幾何坐标求線段最值(巧用直線的參數方程求線段乘積的最值)10

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