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设椭圆$Z=\left\{x \inR^2: \frac{x_1^2}{A^2}+\frac{x_2^2}{B^2} \leq 1\right\}$是$X,Y$的Minkowski和,
椭圆$X$与$(\cos\theta,\sin\theta)$的内积的最大值$=\sqrt{a_1^2 \cos ^2 \theta+b_1^2 \sin ^2 \theta}$,
椭圆$Y$与$(\cos\theta,\sin\theta)$的内积的最大值$=\sqrt{a_2^2 \cos ^2 \theta+b_2^2 \sin ^2 \theta}$,
椭圆$Z$与$(\cos\theta,\sin\theta)$的内积的最大值$=\sqrt{A^2 \cos ^2 \theta+B^2 \sin ^2 \theta}$,
那么
$$\forall\theta:\quad\sqrt{a_1^2 \cos ^2 \theta+b_1^2 \sin ^2 \theta}+\sqrt{a_2^2 \cos ^2 \theta+b_2^2 \sin ^2 \theta}=\sqrt{A^2 \cos ^2 \theta+B^2 \sin ^2 \theta}$$
取$\theta=0$得$A=a_1+a_2$,
取$\theta=\frac\pi2$得$B=b_1+b_2$,
式子变成
\[\forall\theta:\sqrt{a_1^2 \cos ^2 \theta+b_1^2 \sin ^2 \theta}+\sqrt{a_2^2 \cos ^2 \theta+b_2^2 \sin ^2 \theta}=\sqrt{\left(a_1+a_2\right)^2 \cos ^2 \theta+\left(b_1+b_2\right)^2 \sin ^2 \theta}\]
除以$\sin^2\theta$,
\[\forall\theta:\sqrt{a_1^2 \operatorname{ctg}^2 \theta+b_1^2}+\sqrt{a_2^2 \operatorname{ctg}^2 \theta+b_2^2}=\sqrt{\left(a_1+a_2\right)^2 \operatorname{ctg}^2 \theta+\left(b_1+b_2\right)^2} .\] |
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