已知实数 $x,y$ 满足 $x^2+y^2-2x-4y+1=0$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 数学竞赛
    >
    不等式
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    不等式
  • 方法
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    数形结合
    >
    转化为斜率
  • 数学竞赛
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    不等式
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    不等式
  • 方法
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    数形结合
    >
    转化为距离
  1. 证明:$0\leqslant \dfrac{y}{x+2}\leqslant \dfrac{12}{5}$;
    标注
    • 数学竞赛
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      不等式
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      不等式
    • 方法
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      数形结合
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      转化为斜率
    答案
    解析
    由已知 $(x-1)^2+(y-2)^2=4$.于是 $T(x,y)$ 表示以 $M(1,2)$ 为圆心,$2$ 为半径的圆上的点.根据题意,有\[\dfrac{y}{x+2}=\dfrac{y-0}{x-(-2)},\]表示点 $T(x,y)$ 与点 $A(-2,0)$ 连线的斜率.画出图形.显然直线 $AN$ 的斜率为 $0$,直线 $AP$ 的斜率为$$\tan {\angle{PAN}}=\tan {2\angle{MAN}}=\dfrac{2\tan {\angle{MAN}}}{1-\tan ^2{\angle{MAN}}},$$而$$\tan{\angle{MAN}}=\dfrac{MN}{AN}=\dfrac 23,$$从而$$\tan {\angle{PAN}}=\dfrac{2\cdot \dfrac 23}{1-\left(\dfrac 23\right)^2}=\dfrac{12}{5}.$$故命题成立.
  2. 证明:$9-4\sqrt 5 \leqslant x^2+y^2 \leqslant 9+4\sqrt 5$.
    标注
    • 数学竞赛
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      不等式
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      不等式
    • 方法
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      数形结合
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      转化为距离
    答案
    解析
    因为 $x^2+y^2=|OT|^2$,所以\[\left(|OM|-r\right)^2\leqslant x^2+y^2\leqslant \left(|OM|+r\right)^2,\]故原命题成立.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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