每日一题_191214

穿精又带淫゛_ 提交于 2019-12-09 14:31:25

已知\(O\)为坐标原点,圆\(M:(x+1)^2+y^2=1\),圆\(N:(x-2)^2+y^2=4\).\(A,B\)分别为圆\(M\)和圆\(N\)上的动点,则\(S_{\triangle OAB}\)的最大值为\(\underline{\qquad\qquad}\).
解析:
法一 如图,若固定\(A\)的位置,则当\(B\)位于如图所示位置时,\(S_{\triangle OAB}\)的面积最大,

若设\(\angle CON=\theta\),根据对称性,仅需考察\(\theta\in\left[0,\dfrac{\pi}{2}\right)\)的情形,此时\[ \begin{split} &S_{\triangle OAB}\\ =&\dfrac{1}{2}\cdot |OA|\cdot |BC|\\ =&\dfrac{1}{2}\cdot |OC|\cdot \left(|NC|+|NB|\right)\\ =&\dfrac{1}{2}\cdot |ON|\cos\theta\cdot\left( |ON|\sin\theta+|NB|\right)\\ =&2\cos\theta\left(1+\sin\theta\right)\\ =&2\sqrt{\cos^2\theta\cdot\left(1+\sin\theta \right)^2}\\ =&2\sqrt{\left(1-\sin\theta\right)\left(1+\sin\theta \right)^3}\\ =&2\sqrt{\dfrac{1}{3}\cdot \left(3-3\sin\theta\right)\left(1+\sin\theta\right)^3}\\ \leqslant& 2\sqrt{\dfrac{1}{3}\cdot \left[\dfrac{\left(3-3\sin\theta\right)+\left(1+\sin\theta\right)+\left(1+\sin\theta\right)+\left(1+\sin\theta\right)}{4}\right]^2 }\\ =&\dfrac{3\sqrt{3}}{2}. \end{split}\]
因此当\(\sin\theta=\dfrac{1}{2}\)时,所求面积取得最大值\(\dfrac{3\sqrt3}{2}\).
法二 同法一,可得\[ S_{\triangle OAB}=2\cos\theta\left(1+\sin\theta\right).\]设上述表达式为\(y=f(\theta),\theta\in\left[0,\dfrac{\pi}{2} \right)\),求导可得\[ f'(\theta)=2\left(1-2\sin\theta\right)\left(1+\sin\theta\right),\theta\in\left[0,\dfrac{\pi}{2} \right).\]因此当\(\theta=\dfrac{\pi}{6}\)时,\(f(\theta)\)也即\(S_{\triangle OAB}\)取得最大值\(\dfrac{3\sqrt{3}}{2}\).
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