如图, 是抛物线 上的动点,点 在 轴上,圆
内切于 ,求 面积的最小值。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
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一元二次方程两根差的绝对值为判别式平方根除以首项系数绝对值。内切圆的切点应落在三条边的线段上。
想法从哪来:三角形三边切圆容易引出切线长,但顶点受抛物线约束,设侧边在纵轴上的截距更能利用它。圆心到侧边的距离等于半径,会给出一个关于截距的二次方程,两根正好对应B、C;面积只需要两截距之差,无需求出各自的根式。这里“内切”比“两边直线都相切”更强:底边切点必须在线段BC内,要求两截距异号,这会决定P的横坐标范围。将抛物线关系代入后,根差特别简洁,面积化成一个正变量与其倒数之和。最后验证取等点的两条切线确实围住圆,才完成可达性。
内切圆在底边上的切点必须在线段内部,这先限制顶点横坐标;切线截距再给面积函数。
设 ,。构造有效时 。设一条侧切线与纵轴交于 ,圆心 到它的距离为一,平方整理得 。圆在底边的切点为原点,须位于 之间,故两截距异号;根积 给 。两根差为 。三角形面积为 。当 时取等,所以 。
在达到点,两侧切线截距异号,圆确在两侧线与纵轴围成的三角形内。 有一条侧线平行底边,不能围有限三角形; 两截距同号,原点不在底边内部,不是内切圆构型。
定圆内切三角形的优化,先用切点在线段内部限制参数,再求切线截距或利用切线长与半周长。
内切条件先要求底边跨过切点,限制顶点域;切线截距或切线长化面积后再求尖锐下界。
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