2023年高考数学新一卷压轴题22题第二问另证
2023年高考新一卷压轴题22题的第二问网上的解法已经很多了,这里提供另外的一种证明方法。
问题
设矩形有三点在抛物线
上,求证矩形
周长大于
。
解析
这个问题,最直接的想法就是使用弦长公式进行求解。本来打算做成视频的,但是看到已经很多人出了视频解析,然后就写个专栏。
首先,我们容易发现抛物线后面的尾巴令人讨厌,事实上,去掉不影响问题的解答。
第二,我们不妨设在抛物线上,并且
,这样可以利用弦长公式,求解,这是一般的做法,这里就不详细说了。
重点我们要说的是另一种解法,我们注意到不存在或
斜率不存在的情况。这样由于
,因此
与
的斜率的绝对值至少又一个小于或等于1。
如图所示,我们不妨设的斜率的绝对值小于或等于
,过
点做
轴的垂线交直线
于点
E。直线
交
轴于
点。

显然,由于的斜率的绝对值小于或等于
,因此
这里巧妙的是,无论的斜率是正是负,以上式子均成立。
在中,由大角对大边,我们可以得到
因此有
这里要注意的是这里有一种可能点落在线段
上。此时上面的式子依然成立。
注意到取等号的一个必要条件是的斜率的绝对值等于
。
这里由设A点坐标为,B点的坐标为
,C点的坐标为
,
的斜率为
容易得到如下等式成立
接下来,我们使用均值不等式即可解决这个问题
等号取得的条件是
注意到这和上面的等号取值条件不同,因此
将这个乘以2,就是矩形的周长了,因此问题得证。

