每日一题[1141]三驾马车

在三棱锥 DABC 中,已知 AB=2ACBD=3.设 AD=aBC=bCD=c,则 c2ab+1 的最小值为______.


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正确答案是2

分析与解 思路一 根据题意,有AB=AD+DB=ADBCCDAC=ADCDBD=BC+CD,AD,BC,CD 分别为 x,y,z,则(xyz)2=4,(xz)(y+z)=3,x2+y2+z22xy2xz+2yz=4,xyyz+xzz2=3,因此x2+y2z2=2,从而c2ab+1=z2|x||y|+1=|x|2+|y|2+2|x||y|+12,等号当且仅当 |x|=|y|,即 a=b 时取得.因此所求的最小值为 2

思路二 分别记 DA,DB,DCx,y,z,则根据题意,有x22xy+y2=4,yzxy=3,所求代数式c2ab+1=z2|x||yz|+1.注意到(x22xy+y2)2(yzxy)=x22yz+y2=2,于是c2ab+1=z2+x22yz+y2+2|x||yz|+1=|x|2+|yz|2+2|x||yz|+12,等号当 |x|=|yz| 时,也即 AD=BC 时取得.因此所求的最小值为 2

思路三 分别记 AB,AC,BDx,y,z,则x2=4,yz=3,c2ab+1=(xy+z)2|x+z||yx|+1=(x+z)22y(x+z)+y2|x+z||yx|+1=(x+z)2+(xy)2x22yz|x+z||yx|+1=(x+z)2+(xy)2+2|x+z||yx|+12,等号当 |yx|=|x+z| 时,即 a=b 时取得.因此所求的最小值为 2

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