易混 2023 年贵州预赛 · P006693
两题都出现二维点积与模长,但对柯西的使用目标相反。原方程已处于柯西上界时,要刻画向量共线的等号刚性;求受限点积比值的最小值时,柯西上界本身不够,应研究两个方向允许张开的最大角。
同一个点积形式不意味着同一种取等策略;一个必须贴住上界,另一个要在分量约束下远离共线方向。
区间约束下二维向量夹角余弦最小值
设实数 ,则
的最小值为。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
原式是二维向量 与 夹角余弦的平方。
四个数均为正,把两个向量的斜率转成角度后,只需让夹角尽可能大。
令
则
因为 ,
所以
右端角的正切为
因此
取 、 时等号成立,故最小值为
极值构造中的四个数均在闭区间 内; 两个方向角之差小于 ,所以在该区间上增大绝对夹角确会减小余弦平方。
形如“点积平方除以两个模平方乘积”的式子应先识别为夹角余弦平方。 分量均为正且有区间约束时,斜率的两个端点通常给出最大夹角。
把四变量比式识别为两个正向量夹角余弦平方,用坐标范围压住两向量方向,最远角差由相反的端点比取到。
易混 2023 年贵州预赛 · P006693
两题都出现二维点积与模长,但对柯西的使用目标相反。原方程已处于柯西上界时,要刻画向量共线的等号刚性;求受限点积比值的最小值时,柯西上界本身不够,应研究两个方向允许张开的最大角。
同一个点积形式不意味着同一种取等策略;一个必须贴住上界,另一个要在分量约束下远离共线方向。
已记下,谢谢!