過點(diǎn)P(2,3)作直線l分別與x軸的正半軸和y軸的正半軸交于A(a,0),B(0,b)兩點(diǎn).
(1)求|OA|+|OB|的最小值.
(2)當(dāng)△AOB(O為原點(diǎn))的面積S最小時(shí),求直線l的方程,并求出S的最小值.
(3)當(dāng)|PA|•|PB|取得最小值時(shí),求直線l的方程.
分析:(1)過P作PC⊥x軸于點(diǎn)C,PD⊥y軸于點(diǎn)D,設(shè)∠PAO=θ,利用解直角三角形知識(shí)算出|AC|=
3
tanθ
且|BD|=2tanθ,從而將|OA|+|OB|表示為關(guān)于tanθ的式子,再利用基本不等式加以計(jì)算,即可求出|OA|+|OB|的最小值;
(2)設(shè)AB的方程為
x
a
+
y
b
=1
(a>0,b>0),可得
2
a
+
3
b
=1
,利用基本不等式算出ab≥24,可得當(dāng)且僅當(dāng)a=4且b=6時(shí),△AOB的面積S有最小值為12,進(jìn)而算出此時(shí)的直線l方程;
(3)由(1)的結(jié)論得|PA|=
3
sinθ
且|PB|=
2
cosθ
,利用二倍角的正弦公式算出|PA|•|PB|=
12
sin2θ
,由正弦函數(shù)的值域可得當(dāng)θ=45°時(shí),|PA|•|PB|取最小值12.而此時(shí)直線的傾斜角為135°,得到斜率為-1,利用點(diǎn)斜式方程列式,化簡可得直線l的方程.
解答:解:設(shè)∠PAO=θ,則可得θ∈(0,
π
2
),
過P作PC⊥x軸于點(diǎn)C,PD⊥y軸于點(diǎn)D,
則Rt△PDB中,tanθ=
|BD|
|PD|
,可得|BD|=|PD|tanθ=2tanθ,
cosθ=
|PD|
|PB|
,可得|PB|=
|PD|
cosθ
=
2
cosθ

同理,在Rt△PAC中,有|AC|=
|PC|
tanθ
=
3
tanθ
,|PA|=
3
sinθ

(1)|OA|+|OB|=|OC|+|AC|+|OD|+|BD|=5+
3
tanθ
+2tanθ,
∵θ∈(0,
π
2
),得tanθ>0,
3
tanθ
+2tanθ≥2
3
tanθ
•2tanθ
=2
6
,可得當(dāng)且僅當(dāng)tanθ=
6
2
時(shí),等號(hào)成立.
由此可得|OA|+|OB|=5+
3
tanθ
+2tanθ的最小值為5+2
6
;
(2)設(shè)直線AB的方程為
x
a
+
y
b
=1
(a>0,b>0),
∵點(diǎn)P(2,3)在直線上,∴
2
a
+
3
b
=1
,
由基本不等式,得1=
2
a
+
3
b
≥2
2
a
3
b
=
24
ab
,當(dāng)且僅當(dāng)a=4且b=6時(shí),等號(hào)成立,
∴ab≥24,可得△AOB的面積S=
1
2
ab≥12,
因此△AOB的面積S的最小值為12,
此時(shí)的直線方程為
x
4
+
y
6
=1
,即3x+2y-12=0.
(3)∵|PA|=
3
sinθ
,|PB|=
2
cosθ
,
∴|PA|•|PB|=
3
sinθ
2
cosθ
=
12
sin2θ

∴當(dāng)2θ=90°,即θ=45°時(shí),|PA|•|PB|取最小值12,
此時(shí),直線的傾斜角為135°,斜率為-1,
直線l的方程為y-3=-1(x-2),化為一般式可得x+y-5=0.
點(diǎn)評(píng):本題給出直線經(jīng)過定點(diǎn),求滿足特殊條件的直線方程,著重考查了直線的基本量與基本形式、三角形面積的計(jì)算和基本不等式求最值等知識(shí),屬于中檔題.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

(2012•淮南二模)已知橢圓C:
x2
a2
+
y2
b2
=1,(a>b>0)與雙曲4x2-
4
3
y2=1有相同的焦點(diǎn),且橢C的離心e=
1
2
,又A,B為橢圓的左右頂點(diǎn),M為橢圓上任一點(diǎn)(異于A,B).
(1)求橢圓的方程;
(2)若直MA交直x=4于點(diǎn)P,過P作直線MB的垂線x軸于點(diǎn)Q,Q的坐標(biāo);
(3)求點(diǎn)P在直線MB上射R的軌跡方程.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:解答題

已知橢圓C:數(shù)學(xué)公式+數(shù)學(xué)公式=1,(a>b>0)與雙曲4x2-數(shù)學(xué)公式y2=1有相同的焦點(diǎn),且橢C的離心e=數(shù)學(xué)公式,又A,B為橢圓的左右頂點(diǎn),M為橢圓上任一點(diǎn)(異于A,B).
(1)求橢圓的方程;
(2)若直MA交直x=4于點(diǎn)P,過P作直線MB的垂線x軸于點(diǎn)Q,Q的坐標(biāo);
(3)求點(diǎn)P在直線MB上射R的軌跡方程.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源:2012年安徽省淮北市高考數(shù)學(xué)二模試卷(文科)(解析版) 題型:解答題

已知橢圓C:+=1,(a>b>0)與雙曲4x2-y2=1有相同的焦點(diǎn),且橢C的離心e=,又A,B為橢圓的左右頂點(diǎn),M為橢圓上任一點(diǎn)(異于A,B).
(1)求橢圓的方程;
(2)若直MA交直x=4于點(diǎn)P,過P作直線MB的垂線x軸于點(diǎn)Q,Q的坐標(biāo);
(3)求點(diǎn)P在直線MB上射R的軌跡方程.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源:2012年安徽省淮南市高考數(shù)學(xué)二模試卷(理科)(解析版) 題型:解答題

已知橢圓C:+=1,(a>b>0)與雙曲4x2-y2=1有相同的焦點(diǎn),且橢C的離心e=,又A,B為橢圓的左右頂點(diǎn),M為橢圓上任一點(diǎn)(異于A,B).
(1)求橢圓的方程;
(2)若直MA交直x=4于點(diǎn)P,過P作直線MB的垂線x軸于點(diǎn)Q,Q的坐標(biāo);
(3)求點(diǎn)P在直線MB上射R的軌跡方程.

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已知橢圓C:+=1,(a>b>0)與雙曲4x2-y2=1有相同的焦點(diǎn),且橢C的離心e=,又A,B為橢圓的左右頂點(diǎn),M為橢圓上任一點(diǎn)(異于A,B).
(1)求橢圓的方程;
(2)若直MA交直x=4于點(diǎn)P,過P作直線MB的垂線x軸于點(diǎn)Q,Q的坐標(biāo);
(3)求點(diǎn)P在直線MB上射R的軌跡方程.

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