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2019高考100題之042(向量4)

 昵稱47813312 2019-04-16

       分析:

       由前面的介紹,該題第一反應應該是建系,如果希望圓的方程簡單一點,可以以C為原點,如果希望向量AB、AD和AP寫起來簡單,可以以A為原點,這兩個建系方案差不多,我們以A為原點建系如下:

       所以向量AB為(1,0),向量AD為(0,2),向量AP為(λ,2μ).

       易得圓C的方程為:(x-1)2+(y-2)2=4/5.

       P為圓C上一點,設P(x,y),則x=λ,y=2μ.

       欲求λ+μ的最大值,即求z=x+y/2的最大值.

       然后我們一般有三個方法來解決:

       方法一:

       類似線性規(guī)劃的做法,如下圖:

       當直線l:x+y/2-z=0與圓C相切時,z取到最值,由圓心C到直線l的距離為半徑,可得z=1或3,所以z的最大值為3.

       或者直接利用圓心到直線l的距離小于或等于半徑解出1≤z≤3.

       方法二:

       將直線l:x+y/2-z=0與圓C聯(lián)立,得到二次方程,由判別式不小于零,解得1≤z≤3.

       對這道題來說,這個方法太麻煩了.

       方法三:

       三角換元,或者說就是圓的參數方程:

       圓C上一點P(x,y)滿足x=1+2cosθ/√5,y=2+2sinθ/√5.

       所以x+y/2=2+2cosθ/√5+sinθ/√5=2+sin(θ+ψ),

       其中(1,2)在角ψ的終邊上.

       所以x+y/2的最大值為3.

       那么這題還有好的想法嗎?

       我們學過如下結論:

       C為直線AB上一點,O為直線AB外一點,則有:

       如下圖:

       A'、B'、C'滿足:

       即直線A'B'和AB平行或重合.

       則有:

       即x'+y'=tx+ty=t.

       我們把與AB平行或重合的直線A'B'稱為等和線,對其上任意一點C',向量OC'被基底OA和OB表示,系數和一定為定值.

       針對上題,如下圖:

       MN和BD平行且與圓C相切,A,B,M共線,A,D,N共線.

       點A到直線BD的距離與圓的半徑相等,所以向量AM等于3倍的向量AB,向量AN等于3倍的向量AD.

       所以P點為E點時,λ+μ取到最小值1;當P點為F點時,λ+μ取到最大值3;當P在直線BD和MN中間時,1<λ+μ<3.

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