如图,已知半径为 $1$ 的半圆 $O$ 以及圆外一点 $A$,$OA=2$.点 $B$ 为圆 $O$ 上任意一点,以 $AB$ 为底向外作正三角形 $ABC$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 方法
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    思考方式
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    数学建模
  • 知识点
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    函数
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    常见初等函数
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    三角函数
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    函数
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    函数的图象与性质
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    函数的最值和值域
  • 题型
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    三角
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    平面几何计算题
  • 题型
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    解析几何
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    轨迹问题
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    平面几何
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    几何变换
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    旋转变换
  1. 求四边形 $OACB$ 面积的最大值;
    标注
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      思考方式
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      三角
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      平面几何计算题
    答案
    $2+\dfrac{5\sqrt 3}4$
    解析
    将四边形划分为两个均以 $AB$ 为底的三角形.为了求四边形 $OACB$ 面积的最大值,我们引入变量 $x=\angle AOB$,$x\in\left[ 0,\pi\right]$.建立四边形 $OACB$ 面积与 $x$ 的函数关系式\[\begin{split}S(x)&=\dfrac 12\cdot OA\cdot OB\cdot\sin x+\dfrac{\sqrt 3}4\left(OA^2+OB^2-2\cdot OA\cdot OB\cdot\cos x\right)\\&=\sin x-\sqrt 3\cos x+\dfrac {5\sqrt 3}4\\&=2\sin\left(x-\dfrac{\pi}3\right)+\dfrac{5\sqrt 3}4,\end{split}\]于是当 $x=\dfrac{5\pi}6$ 时,$S(x)$ 取得最大值 $2+\dfrac{5\sqrt 3}4$.
  2. 求线段 $OC$ 长度的最大值.
    标注
    • 题型
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      解析几何
      >
      轨迹问题
    • 知识点
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      平面几何
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      几何变换
      >
      旋转变换
    答案
    $ 3 $
    解析
    将 $O$ 绕点 $A$ 旋转 $\dfrac{\pi}3$ 到 $O'$,则三角形 $AOB$ 与三角形 $AO'C$ 旋转全等,如图.于是 $OC$ 的最大值为 $OO'+O'C=3$,当且仅当 $\angle AOB=\dfrac{2\pi}3$ 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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