辅导儿子的时候看到一道题目,今天上午做了一下。内容如下:
如图,在△ABC中,∠ACB=90°,AC=2,BC=1,点A、C分别在x轴、y轴上,当点A在x轴运动时,点C随之在y轴上运动,在运动过程中,点B到原点O的最大距离为多少?
一、该题的标准解答该题的绝大部分答案非常简单,根据三角形的两边之和大于第三边来求解,具体过程如下:

作AC的中点D,连接OD、BD、OB,
则OD=AD=1,BD=√2
∵OB≤OD+BD,
∴当O、D、B三点共线时OB取得最大值,
∴点B到原点O的最大距离为1+√2.
此题这样解看上去没有问题,但是我感觉还是不很严谨,如果在更靠近A这一边取一点D’,显然OD’+BD’>OD+BD,是不是除了1+√2之外还有更大的值呢?
为此,我进行了求解。
二、求轨迹如果能够将B点的轨迹求出来,那么答案就很容易了,因为点圆最值和点线最值都不困难,勾股定理就能解决。
但是,B点的轨迹既不是直线,也不是圆,我用我目前的知识量暂时还没有办法求出B点的轨迹方程,只能转变思路。
三、数形结合过B作BD⊥OC交y轴于点D

令OA=m,根据一线三垂直,很容易能求出OC、CD、DB,根据勾股定理,能求出OB的表达式,但是最终的结果是根号里面套根号,表达式也不特殊,没办法求出极值。
这个思路有断了,只能再换思路。
四、 利用三角函数求解
令∠ACO=α,OB=m,则∠BCO=90°+α,OC=
在△BOC中,根据余弦定理得,cos∠BCO=(BC²+CO²-OB²)÷(2BC×CO)
∵AC=2,BC=1 ∴OC=AC×cosα=2cosα∵cos(90°+α)=-sinα∴m²=4cos²α+4sinαcosα+1=4cos²α+2sin2α+1∵2cos²α=cos2α+1 ∴4cos2α=2cos2α+2∴m²=2cos2α+2sin2α+2+1=2(cos2α+sin2α)+3∵cos2α+sin2α=√2sin(2α+45°) .∴m²=3+2√2sin(2α+45°)∵sin(2α+45°)的最大值是1,且α为锐角,∴2α+45°=90°,2α=45° 即α=22.5°时,m²的最大值是3+2√2=(1+√2)² .∴m=1+√2即OB的最大值是1+√2,∴当α=22.5°时,OB与AC交与AC的中点,亦即当OB线段经过AC中点时OB值最大.
大功告成!