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已知圆O的半径为1,PA,PB为该圆的两条切线,AB为切点.那么向量PA点乘向量PB的最小值为?

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/19 21:36:22
已知圆O的半径为1,PA,PB为该圆的两条切线,AB为切点.那么向量PA点乘向量PB的最小值为?
这是2010年高考题全国卷里的一道选择题.
【解法一】
设PA=PB=X(x>0),∠APO=α,
则∠APB=2α,由勾股定理得PO=根号(1+x^2),
sinα=1/根号(1+x^2),
向量PA•向量PB=|PA|•|PB|cos2α=x^2(1-2sin^2α)={x^2(x^2-1)}/(1+x^2)
=(x^4-x^2)/(1+x^2),
令向量PA•向量PB=y,
则y==(x^4-x^2)/(1+x^2),
即x^4-(1+y)x^2-y=0,
由于x^2是实数∴△={-(1+y)}^2-4×1×(-y)≥0,
y^2+6y+1≥0
解得y≤-2√2-3或y≥-3+2√2
x^2>0,设x^2=t,
方程x^4-(1+y)x^2-y=0可以化为t^2-(1+y)t-y=0,
根据韦达定理得:t1+t2=1+y,t1t2=-y,
当y≤-2√2-3时,t1+t20,
这时t1,t2都是负值,因为x^2=t>0,所以不合题意,舍去.
当y≥-3+2√2时,t1+t2>0,t1t2>0,
这时t1,t2都是正值,符合题意.
故(向量PA•向量PB)min=-3+2√2
【解法二】
以圆心为坐标原点建立直角坐标系:
可以先把图作出,那么PA向量*PB向量=PA*PB*cosθ
连接OP(O即是原点,也是圆的圆心)
那么sin(θ/2)=1/PO
∴cosθ=1-2(sin(θ/2))^2=1-2/PO^2
∴PA向量*PB向量=2-PA*PB
又∵PA*PB=PO^2-OA^2=PO^2-1
∴PA向量*PB向量=(PO^2-1)*(1-2/PO^2)=PO^2+2/PO^2-3
用基本不等式:当PO=二的四分之一次方时,(PA向量*PB向量)min=-3+2根号2