一道三角形面积最小值的计算
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来路、思路、出路
——一道求三角形面积最小值问题
(于都三中 蔡家禄)
题目:如图,已知点P (2,3),过点P 的直线l 交y 轴的正半轴于点A ,交x 轴的正半轴于点B.求△ABO 的面积s 的最小值.
来路:由三角形面积公式可知,12
s OA OB =⋅,观察图象,A 、P 、B 三点共线,当OB 增大时,OA 减小.反之,当OB 减小时,OA 增大.若设点A 的坐标为(0,b ),则由A (0,b )、P (2,3)两点坐标用待定系数法可求得直线l 的解析式为32b y x b −=
+.进而可求出点B 的坐标为(23
b b −,0),因此212233b b s b b b =⨯⋅=−−.从中可看出s 是b 的函数.但遗憾的是此函数模型并非初中学生所熟悉的,因此解题至此陷入困境.
思路:当解决问题受阻时,不防退一步,从特殊情形出发(赋值法).
设4b =,则2
41643
s ==−; 设5b =,则2
512.553
s ==−; 设6b =,则2
61263
s ==−; 设7b =,则2
712.2573
s ==−…… 此时,我们便可猜想:当6b =时,s 最小为12.
我们再反过来思考:
若s =16,则2
163
b b =−,去分母后解得14b =,212b =.结合图象思考,就是当△ABO 的面积为16时,对应的直线l 有两种位置,即过点(0,4)或过点(0,12);
若s =12,则2
123
b b =−,去分母后解得126b b ==.结合图象思考,就是当△ABO 的面
积为12时,对应的直线l 只有一种位置情况,即过点(0,6).结合图象分析△ABO 的面积变化情况可知,s 只有最小值,没有最大值.当s 为最小值时,直线l 对应的位置是唯一的,而非最小值时,直线l 对应的位置有两个.因此,s 的最小值应为12.
出路:由以上探究可知,s 与b 是相互关联的,即2
3
b s b =−.又直线l 与两数轴的正半轴有交点A 、B ,在2
3
b s b =−中,显然30b −>,因此可化为230b sb s −+=.对于此方程,我们可以作以下理解:
(1)s 表示△ABO 的面积,b 表示直线l 与y 轴交点的纵坐标,即决定直线l 与y 轴交点的位置;
(2)s 可以看作是关于b 的一元二次方程的系数,它保证该方程有实数解;
(3)求s 的最小值.
基于以上思考与认识,于是我们找到以下解题出路:
解:设点A 的坐标为(0,b ),则经过点P (2,3)和点A (0,b )的直线l 的解析式为32b y x b −=
+.当0y =时,得23b x b =−,即B (23
b b −,0). 所以△ABO 的面积2
12233
b b s b b b =⨯⋅=−−. 因为直线l 与两数轴的正半轴有交点A 、B ,所以30b −>,因此,去分母并整理可得230b sb s −+=.又因为关于b 的一元二次方程有实数解,所以2()4130s s ∆=−−⨯⨯≥,解得12s ≥(0s ≤舍去),因此,所求△ABC 的面积s 的最小值为12.。