同一骨架 2025 年全国高中数学联赛一试(B 卷) 第 5 题 · P007117
两题都在固定剩余参数后,找出乘积固定的一对正项,用均值不等式确定局部极值。读出等号比例只是第一步,还须核它能否与原来的区间或总和限制同时满足。
一题的极值决定每条截线的区域边界,随后还须证明中间值可达;另一题的等号比例与定和条件直接确定最值构型。
设动点 、,其中参数 ,则线段 扫过的平面区域的面积是。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
先把线段上的点参数化,再固定纵坐标寻找所有可能的横坐标。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
这样可直接得到扫掠区域的水平截线,不会把不同参数扫到的重叠部分重复计入。
线段 上的点可以写成
于是
固定 。此时 ,且 ,所以 ,而
由算术—几何平均不等式,
并在 时取等。另一方面,对 有 ,除以 得
所以 ,且 或 时取等。
函数 在闭区间 上连续,故在取得最小值和最大值之间覆盖全部中间值。因此高度 处扫过的横坐标恰为
当 时, 所给的整条底边为 ,也与该表达式一致。于是区域面积为
取等参数 总在 内,因为 ;相应的 也合法。高度 时截线退化为点 ,高度 时为底边,两个端部均已覆盖。每条截线取的是所有线段的并集,因此没有把重叠面积重复相加。
动线段扫掠面积可用固定高度或横坐标的截线法:写出点在线段上的参数,求一维可达范围,并证明中间值全能取到。确定区域后再积分,不能直接累加每根线段的贡献。
动线段的并集面积不能直接累加线段贡献,须写线段内点的双参数表示,再固定高度求完整水平截线;证明两界及中间值可达后才积分。
同一骨架 2025 年全国高中数学联赛一试(B 卷) 第 5 题 · P007117
两题都在固定剩余参数后,找出乘积固定的一对正项,用均值不等式确定局部极值。读出等号比例只是第一步,还须核它能否与原来的区间或总和限制同时满足。
一题的极值决定每条截线的区域边界,随后还须证明中间值可达;另一题的等号比例与定和条件直接确定最值构型。
易混 2024 年贵州预赛 · P006501
两题都可以固定一层研究截线,但一个累积立体各高度的截面积,另一个求平面上动线段覆盖的并集。平面扫掠须先去掉重复覆盖并证明这一层所有位置可达,不能把每根线段的贡献直接当作体积式相加。
积分变量的物理含义不同:高度乘截面积给体积,横向长度沿纵坐标累积给面积。线段的运动参数也不一定等于最终积分变量。
同一骨架 2021 年浙江预赛 · P006928
两题都把区域问题先降为一维可达区间,确认每一层的真实两端,再积分其长度。交集需要同时满足边界,扫掠并集需要合并所有参数产生的位置;未经这一步得到的式子可能只描述外包区域。
一题的边界由两条直线取最小值并随窗口移动,另一题的边界由参数最值产生;两者都要核切换点或退化端层。
已记下,谢谢!