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[几何] 一道向量题,实际是双曲线题,两种相切的不同

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kuing Posted at 2024-9-29 16:09:41 |Read mode
Last edited by kuing at 2024-9-29 22:01:00前天看到一题:
微信图片_20240927170416..png
在平面直角坐标系中,设 `O` 为原点,`\bm a=\vv{OA}`, `\bm b=\vv{OB}`, `\bm c=\vv{OC}`,不妨设 `A(2,0)`, `A'(-2,0)`,
则条件变成 `|A'B|=|AB|+2`, `\angle COA=60\du` 且 `|BC|=1/2`,而 `\bm a\cdot\bm c=2C_x`(`C_x` 表示 `C` 的横坐标),所以问题转化为:

点 `B` 在双曲线 `x^2-y^2/3=1` 右支上,点 `C` 在 `y=\pm\sqrt3x`(`x>0`)上,且 `BC=1/2`,求点 `C` 的横坐标的范围。

由于那直线恰好是双曲线的渐近线,所以显然无最大值。
而最小值则是以 `C` 为圆心、`1/2` 为半径的圆与双曲线右支相切时取得。

经过计算,发现需要解一个三次方程,且无简单解,具体的过程就不写了,只说结果:
记 `C_x=t`,则 `t` 的最小值是方程 `3072 t^6+896 t^4+2044 t^2-1521=0` 的唯一正根,近似值为 `0.6919`。
于是这道题就算是废了。

以上这些都不是重点,重点是:
网友说他看到的答案,是以 `B` 为圆心、`1/2` 为半径的圆与直线相切来算的。这时就很容易能解出来。

估计这也是命题者的想法。
又或许命题者认为 “在双曲线上作圆与直线相切” 和 “在直线上作圆与双曲线相切” 是一样的。
其实这是两回事,如下图:
QQ20240927-174401.png

如果这题改为求 `\bm a\cdot\bm b` 的最小值,那才是他这样切。(又或者,只是图片打错了?

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2025-4-20 22:13 GMT+8

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