已知点A(-1,1),B(1,1),点P是直线y=x-2上的一点,满足∠APB最大,求点P的坐标及∠APB的最大值.

问题描述:

已知点A(-1,1),B(1,1),点P是直线y=x-2上的一点,满足∠APB最大,求点P的坐标及∠APB的最大值.

设点P(a,a-2),要使∠APB最大,只要tan∠APB最大.
∵a=3时,∠APB=0,∴a<3,3-a>0,如图所示.
∵KPA=

a−3
a+1
,kPB=
a−3
a−1

tan∠APB=|
KPA−KPB
1+KPA•KPB
|=|
a−3
a+1
a−3
a−1
1+
a−3
a+1
a−3
a−1
|=|
(a−3)(a−1)−(a+1)(a−3)
(a+1)(a−1)+(a−3)2
|=|
3−a
a2−3a+4
|=|
3−a
(3−a)2−3(3−a)+4
|
=
1
(3−a)−3+
4
3−a
1
2
4
−3
=1,当且仅当3-a=2,即 a=1时,取等号.
∴∠APB的最大值为
π
4
,此时,点P的坐标为(1,-1).
答案解析:设点P(a,a-2),要使∠APB最大,只要tan∠APB最小,求得tan∠APB=|
KPA−KPB
1+KPA•KPB
|=
1
(3−a)−3+
4
3−a
,再利用基本不等式求得它的最大值,从而得点P的坐标.
考试点:两直线的夹角与到角问题.
知识点:本题主要考查两条直线的夹角公式,以及基本不等式,体现了转化的数学思想,属于中档题.