边长为a的正三角形ABC的中心为O,过O 作直线交AB、AC于M、N,求1/OM与1/ON的平方和的最大值和最小值
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设过O 作平行BC直线交AB、AC于M’、N’,则OM’=ON’=(1/3)a=b设M在BM’之间,设角M’MO=x,角N’NO=y,则有x+60度=y,30度≤x≤60度。由正弦定理得b^2[(1/OM)^2+(1/ON)^2]=(OM’/OM)^2+(ON’/ON)^2=[Sinx/sin(120度)]^2+[Sin(x+60度)/sin(60度)]^2=4/3[(Sinx)^2+Sin(x+60度)^2]=4/3[3/4+(1/2)(Sinx)^2+Sin(60度)SinxCosx]=4/3[3/4+(Sinx)Sin(x+60度)]=4/3[3/4+(Sinx)Sin(x+60度)]=1+(2/3)[Cos(60度)-Cos(60度+2x)]=4/3-(2/3)Cos(60度+2x)x=60度时,b^2[(1/OM)^2+(1/ON)^2]取最大值=2,x+30度时,b^2[(1/OM)^2+(1/ON)^2]取最小值=5/3。1/OM与1/ON的平方和的最大值和最小值=2/b^2和5/(3b^2)。
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做AB、AC边上的高BD、CE,设角MOF = X,(0度 <= X <= 30度)OD = OF = A = a*genhao(3)/6, 在直角三角形OMF中: cosX = OF/OM在直角三角形OND中: cos(60-X) = OD/ON因此: 1/OM^2 + 1/ON^2 = {(cosX)^2 + [cos(60-X)]^2}/A^2= [2 + sin(30+2X)]/A^2因此: 5/(2A^2) <= 1/OM^2 + 1/ON^2 <= 3/A^2即: 30/a^2 <= 1/OM^2 + 1/ON^2 <= 90/a^2