已知直线过点 $M(2,1)$ 且与 $x$、$y$ 轴正半轴分别交于 $A$、$B$ 两点,$O$ 为坐标原点.
【难度】
【出处】
【标注】
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    不等式
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    常用不等式
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    均值不等式
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    解析几何
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    直线
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    三角
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    三角恒等变换
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    万能公式
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    柯西不等式
  1. 求三角形 $AOB$ 面积的最小值;
    标注
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      直线
    答案
    $ 4 $
    解析
    设 $\angle BAO=x$,则\[\begin{split}S_{\triangle AOB}&=\dfrac 12OA\cdot OB\\&=\dfrac 12\left(2+\dfrac{1}{\tan x}\right)\left(1+2\tan x\right)\\&=2+2\tan x+\dfrac{1}{2\tan x}\geqslant 4,\end{split}\]等号当且仅当 $\tan x=\dfrac 12$ 时取得.
  2. 求三角形 $AOB$ 周长的最小值.
    标注
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      柯西不等式
    答案
    $ 10 $
    解析
    设 $\angle BAO=x$,则$$c_{\triangle AOB}=3+\dfrac{1}{\sin x}+\dfrac{2}{\cos x}+\dfrac{1}{\tan x}+2\tan x,$$令 $\tan\dfrac{x}{2}=t$,$t\in (0,1)$,则\[\begin{split}c_{\triangle AOB}&=3+\dfrac{1+t^2}{2t}+\dfrac{2\left(1+t^2\right)}{1-t^2}+\dfrac{1-t^2}{2t}+\dfrac{4t}{1-t^2}\\&=1+\dfrac{1}{t}+\dfrac{4}{1-t}\geqslant 10,\end{split}\]这里用到了柯西不等式,取得等号的条件是 $t=\dfrac{1}{3}$.
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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