几何坐标求线段最值(巧用直线的参数方程求线段乘积的最值)
读者朋友们的问题越来越多,而我的精力十二分的有限.
必然是有所选择,那些下大功夫、用心思考的朋友更可能得到交流的机会.
1
一个会提问的栗子.
昵称为“青海湖”的读者朋友这样问到:
左老师,求助这样一道题.
在直角坐标系中,已知射线OA:x-y=0(x>=0),OB:2x y=0(x>=0).
过点P(1,0)作直线分别交射线OA,OB于点A,B.
当|PA|*|PB|取最小值时,求直线AB的方程.
如果是这种情况,解法简单.
不是坐标轴了,乘积最小值,网上的答案计算很多.
请教左老师,有没有其他解法?
这位读者朋友应该是认真看了《互动的正确姿势》,并且真正在实践这些提问的原则.
大家注意看,他问了一道题.然后找了一道相似的题目,谈了它们的差异.并且自己通过搜题软件找到了答案,但是觉得运算量太多,想了解有无更优解法.
2
用直线的参数方程优化求解
这道题画出图来是这样的.
直线AB过定点P,而我们所求的两条线段PA,PB都有端点P,这就非常适合采用直线的参数方程求解.
其中(1,0)是定点坐标.α是直线的倾斜角,t表示从定点出发的有向线段的数量.
t是有正负的.若某点在P点上方, t为正值,比如本题中的点A,其对于的t值为正;若某点在P点下方,t为负值,比如本题中的点B,其对应的t值为负.
注意到有向线段的正负,我们得出两条线段长乘积的表达式.
这是一个关于角α的函数,为便于求最值,我们做如下变形.
这是一个齐次分式,可以化为正切.但是首先要讨论余弦值是否为零.
不管是从图形上看,还是从表达式本身来看,都能确定k>1或k<-2.
下面的任务就是求函数f(k)在k>1或者k<-2上的最小值.
用导数法比较直接,用分离、构造基本不等式的做法反而不易操作,不推荐.
过程不再赘述,给出答案.
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