已知 $A,B,C$ 是 $\triangle ABC$ 的三个内角,$G$ 为重心,且 $AG\perp BG$,$AB=2$.
【难度】
【出处】
【标注】
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    和差角公式
  1. 求 $\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}$ 的最小值;
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    答案
    $\dfrac{2}{3}$
    解析
    取 $AB$ 的中点 $M$,连接 $CG,GM$,则易知 $\overrightarrow{MC}=3\overrightarrow{MG}$.如图建立平面直角坐标系,$A(-1,0)$,$B(1,0)$,$G\left(\cos\theta,\sin\theta\right)$,$C\left(3\cos\theta,3\sin\theta\right)$.此时有$$\tan A=\dfrac{3\sin\theta}{1+3\cos\theta},\tan B=-\tan\left(\pi-B\right)=\dfrac{3\sin\theta}{1-3\cos\theta}.$$根据上述结果,有$$\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}=\dfrac{2}{3\sin\theta}\geqslant \dfrac 23,$$等号当且仅当 $\theta=\dfrac{\mathrm \pi} 2$ 时取得.因此所求的最小值为 $\dfrac{2}{3}$.
  2. 求证:$\dfrac{\tan C}{\tan A}+\dfrac{\tan C}{\tan B}$ 是定值.
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    答案
    定值为 $\dfrac 12$
    解析
    根据之前的结果,有\[\begin{split}\dfrac{\tan C}{\tan A}+\dfrac{\tan C}{\tan B}&=\left(\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}\right)\cdot \tan \left[{\mathrm \pi}-\left(A+B\right)\right]\\&=\left(\dfrac{1}{\tan A}+\dfrac{1}{\tan B}\right)\cdot\left(-\dfrac{\tan A+\tan B}{1-\tan A\cdot\tan B}\right)\\&=\dfrac{1}{2},\end{split}\]为定值.
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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