每日一题[86] 直角三角形的坐标表示

在三角形\(ABC\)中,\(G\)为重心,且\(AG\perp BG\),$AB=2$

(1)求\(\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}\)的最小值;

(2)求证:\(\dfrac{\tan C}{\tan A}+\dfrac{\tan C}{\tan B}\)是定值.


cover正确答案是(1)\(\dfrac 23\);(2)定值为\(\dfrac 12\).

取\(AB\)的中点\(M\),连接\(CG\)、\(GM\),则易知\(\overrightarrow{MC}=3\overrightarrow{MG}\).

如图建立平面直角坐标系,\(A(-1,0)\),\(B(1,0)\),\(G\left(\cos\theta,\sin\theta\right)\),\(C\left(3\cos\theta,3\sin\theta\right)\).

QQ20150409-3此时有\[\begin{split}\tan A&=\dfrac{3\sin\theta}{1+3\cos\theta},\\\tan\left(\pi-B\right)&=\dfrac{3\sin\theta}{1-3\cos\theta}.\end{split}\]

(1)根据上述结果,有\[\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}=\dfrac{2}{3\sin\theta}\geqslant \dfrac 23,\]等号当且仅当\(\theta=\dfrac{\pi}2\)时取得.因此所求的最小值为\(\dfrac{2}{3}\).

(2)根据之前的结果,有\[\begin{split}\dfrac{\tan C}{\tan A}+\dfrac{\tan C}{\tan B}&=\left(\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}\right)\cdot \tan \left[\pi-\left(A+B\right)\right]\\&=\left(\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}\right)\cdot\left(-\dfrac{\tan A+\tan B}{1-\tan A\cdot\tan B}\right)\\&=\dfrac{1}{2},\end{split}\]为定值.

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