如图,在四边形 $ABCD$ 中,$BC=2$,$\angle B=45^\circ$,$AD=\sqrt 3 AC$,$\angle DAC=2\angle ACB$.
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    直线与直线的位置关系
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    到(夹)角公式
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    判别式法
  1. 求 $CD$ 的最小值;
    标注
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    答案
    $\sqrt 2$
    解析
    以 $B$ 为坐标原点,$BC$ 为 $x$ 轴正方向建立平面直角坐标系,则 $C(2,0)$,设 $A(a,a)$,则 $D\left(2\sqrt 3-\sqrt 3a+a,\sqrt 3a+a\right)$,因此 $D$ 点的轨迹方程为\[l:y=\left(\sqrt 3+1\right)\cdot \dfrac{2\sqrt 3-x}{\sqrt 3-1},\]也即\[x+\left(2-\sqrt 3\right)y-2\sqrt 3=0,\]因此 $CD$ 的最小值为 $C$ 到 $l$ 的距离\[d=\dfrac{|2-2\sqrt 3|}{\sqrt{1+(2-\sqrt 3)^2}}=\sqrt 2.\]
  2. 求 $\tan \angle D$ 的最大值.
    标注
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    答案
    $\dfrac{\sqrt 2}{2}$
    解析
    直线 $DA$ 到 $DC$ 的角的正切\[\begin{split}\tan \angle D&=\dfrac{\dfrac{\sqrt 3a+a}{2\sqrt 3-\sqrt 3a+a-2}-\dfrac{a}{2-a}}{1+\dfrac{\sqrt 3a+a}{2\sqrt 3-\sqrt 3a+a-2}\cdot \dfrac{a}{2-a}}\\
    &=\dfrac{2a-a^2}{2\left(\sqrt 3-1\right)+2\left(1-\sqrt 3\right)a+\sqrt 3a^2},\end{split}\]设代数式的值为 $t$,则\[\left(\sqrt 3t+1\right)a^2+\left(2t-2t\sqrt 3-2\right)a+2t\left(\sqrt 3-1\right)=0,\]其判别式\[\Delta=1-2t^2\geqslant 0,\]于是 $t$ 的最大值为 $\dfrac{\sqrt 2}2$,当 $a=1+\sqrt 2-\sqrt 3$ 时取得.
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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