已知实数 $a,b,c$ 成等差数列($a,b$ 不全为 $0$),点 $A(0,-3)$ 在直线 $ax+by+c=0$ 上的射影为 $M$,点 $N(2,3)$,则 $|MN|$ 的最大值为
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    解析几何
    >
    直线
    >
    直线与直线的位置关系
  • 题型
    >
    不等式
    >
    求代数式的最值与范围
  • 知识点
    >
    代数变形
    >
    代数式的形
    >
    换元
    >
    三角换元
【答案】
$\dfrac{\sqrt{130}+\sqrt{2}}2$
【解析】
设 $M(x,y)$,则$$\begin{cases} \overrightarrow{AM}\parallel (a,b),\\ ax+by+c=0,\end{cases}$$即$$\begin{cases} bx-ay=3a,\\ ax+by=a-2b,\end{cases}$$解得$$\begin{cases} x=\dfrac{a^2+ab}{a^2+b^2},\\ y=\dfrac{-3a^2+ab-2b^2}{a^2+b^2},\end{cases}$$不妨设 $a=r\sin\theta$,$b=r\cos\theta$,其中 $r\ne 0$,则有$$\begin{cases} x=\dfrac{1-\cos2\theta}2+\dfrac 12\sin 2\theta,\\ y=-\dfrac{3(1-\cos 2\theta)}2-\left(1+\cos 2\theta\right)+\dfrac 12\sin2\theta,\end{cases}$$整理得$$\begin{cases} x-\dfrac 12=\dfrac 12\sin 2\theta-\dfrac 12\cos 2\theta,\\ y+\dfrac 52=\dfrac 12\cos 2\theta+\dfrac 12\sin 2\theta,\end{cases}$$这样就有$$\left(x-\dfrac 12\right)^2+\left(y+\dfrac 52\right)^2=\dfrac 12,$$进而可得 $|MN|$ 的最大值为$$\sqrt{\left(2-\dfrac 12\right)^2+\left(3+\dfrac 52\right)^2}+\sqrt{\dfrac 12}=\dfrac{\sqrt{130}+\sqrt{2}}2.$$
题目 答案 解析 备注
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