已知直线l过点P(3,2),且与x轴、y轴的正半轴分别交于点A、B.如图

已知直线l过点P(3,2),且与x轴、y轴的正半轴分别交于点A、B.如图.

(1)求△AOB面积的最小值及此时直线l的方程;

(2)求直线l在两坐标轴上的截距之和的最小值及此时直线的方程.

答案

思路解析:从面积最小这点出发,建立与面积有关的函数关系,利用不等式或函数的单调性解决,也可以根据题目条件,转化为三角函数,更有意想不到的效果.

(1)解法一:设A(a,0)、B(0,b)(显然a>3),则直线l的方程为

+=1.把P(3,2)代入,得+=1,于是b=,故△AOB的面积S=ab==

=a-3+

+6≥2+6=12.∴a-3=,即a=6,b=4时,△AOB面积取最小值12.此时l的方程为+=1,即2x+3y-12=0.

解法二:由1=

+≥2,得≥2,ab≥.故△AOB的面积S=ab≥12.当==,即a=6,b=4时,Smin=12.(以下同解法一)

解法三:由b=

,故△AOB的面积S=ab=.去分母,得a2-Sa+3S=0.∵a为实数,∴Δ≥0,即S2-12S≥0.由S≥0得S≥12.将Smin=12代入上式,求得a=6,故b=4.(以下同解法一)

解法四:如上图所示,过P分别作x,y轴的垂线PM,PN(M、N为垂足),并设θ=∠PAM=∠BPN,则

S=S矩形PMON+S△PAM+S△PBN

=6+

×2×2×cotθ+×3×3×tanθ

=6+2cotθ+

tanθ≥6+2=12,

∴当2cotθ=

tanθ,即tanθ=时,Smin=12.(以下同解法一)

(2)解法一:

+=1,

∴a+b=(

+)(a+b)=3+++2=++5≥5+2=5+2.

=,即a=3+,b=2+时(a+b)min=5+2,

此时直线方程为(2+

)x+(3+)y-12-5=0.

解法二:∵a+b=(|OM|+|MA|)+(|ON|+|NB|)

=(3+2cotθ)+(2+3tanθ)=5+2cotθ+3tanθ≥5+2

=5+2

∴当2cotθ=3tanθ,即tanθ=

时,也即a=3+,b=2+时,(a+b)min=5+2

此时直线方程为(2+

)x+(3+)y-12-5=0.

深化升华

    本题属“条件最值”问题,解题的总体思路是:先根据条件把多变元的函数减元化成单变元的目标函数,再根据表达式的结构特点确定最大、小值的求法.


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