专题地图 › 向量的数量积与几何意义
2022 年福建预赛
三角形截线比例的最值
F3填空题向量的数量积与几何意义
点 M,N 分别在 △ABC 的边 AB,AC 上,且
AM=xAB,AN=yAC.
D 为线段 BC 的中点,G 为线段 MN 与 AD 的交点。若 AG=53AD,则 x21+y24 的最小值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:985
解析
思路
以 AB,AC 为仿射基底,直线 MN 可写成截距式;边上条件会给倒数变量额外的下界。
解答
取 A 为原点,并以 AB,AC 为基底,则
M=(x,0),N=(0,y),D=(21,21),G=(103,103).
直线 MN 的截距式为 X/x+Y/y=1,代入 G 得
x1+y1=310.(1)
因 M,N 在两条边上,0<x,y≤1。令 p=1/x,q=1/y,则 p,q≥1 且 p+q=10/3。于是
p2+4q2=(310−q)2+4q2.
该二次函数的顶点为 q=2/3,位于允许区间 q≥1 的左侧,故在允许区间上最小值于 q=1 取得。此时 p=7/3,所以
min(x21+y24)=(37)2+4=985.
复核
取 x=3/7,y=1 时满足 (1),且 M,N 确在线段 AB,AC 上,等号可以达到。
方法总结
三角形中的共线比例题常可仿射化为截距式;优化时不能遗漏“在线段上”带来的 0<x,y≤1。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
关键是由G的中线比例转成1/x+1/y=10/3,且保留边上条件给两个倒数均不小于1;二次式无约束顶点不合法,最值落在端点。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:用基点和线性组合表示位置、用实参数表示后求全局最值
专题卡:分点和共线:用系数表示位置,再比较系数、角度、斜率或位置变化:化成一个变量再比较