压轴抛物线(硬算分类讨论多,也能行得通)
都是手机手打计算,难免有错误,证明如下
证明:
W:y=x²+1/4
A、B、C在W上,AB垂直于BC于B,设B(t,t²+1/4),A(x1,x1²+1/4),C(x2,x2²+1/4),(其中x1≠t≠x2),矩形的周长为C1=2AB+2BC
过AB、BC的直线l1、l2,根据题意易知l1和l2都不垂直于x轴和y轴,设l1:y=k(x-t)+t²+1/4 (k≠0),
l2:y=-(x-t)/k+t²+1/4
联立W和l1得:
x²-kx+kt-t²=0
韦达定理:t+x1=k,tx1=kt-t²
⇒x1=k-t,x1²=k²-2kt-t²
其中Δ=k²-4(kt-t²)>0
⇒(k-2t)²>0⇒k≠2t
⇒AB=√[(x1-t)²+(x1²+1/4-t²-1/4)²]
=√[(k-t-t)²+(k²-2kt+t²-t²)²]
=√[(k-2t)²+(k²-2kt)²]
=|k-2t|√(1+k²)
联立l2和W得
x²+x/k-t/k-t²=0
韦达定理:t+x2=-1/k,tx2=-t/k-t²
其中Δ=1/k²-4(-t/k-t²)=4t²k²+4tk+1
=(2t+1/k)²>0
若t=0,则Δ=1/k²>0
若t≠0,则k≠-1/2t
同理可得:
BC=|1/k+2t|√(1+1/k²)
=|1/k²+2t/k|√(1+k²)
所以C1=2AB+2BC=2(|k-2t|+|1/k²+2t/k|)√(1+k²)
不妨设k>0
(1)当2t>k时
⇒2C1=2(2t-k+1/k²+2t/k)√(1+k²)
=2[2t(1+1/k)-k+1/k²]√(k²+1)
>2[k(1+1/k)-k+1/k²]√(k²+1)
=2[1/k²+1]√(k²+1)
=2√(1/k⁴+2/k²+1)(k²+1)
=2√(k²+3/k²+1/k⁴+3)
≥2√[15¹⁵√(k²/8+k²/8+k²/8+k²/8+k²/8+k²/8+k²/8+k²/8+1/2k²+1/2k²+1/2k²+1/2k²+1/2k²+1/2k²+1/k⁴)+3]
=2√[15¹⁵√(k²/8·k²/8·k²/8·k²/8·k²/8·k²/8·k²/8·k²/8·1/2k²·1/2k²·1/2k²·1/2k²·1/2k²·1/2k²·1/k⁴)+3]
=2√[15¹⁵√(1/8⁸)(1/2⁶)+3]
=2√[15·1/4+3]=3√3
当且仅当k²/8=1/2k²=1/k⁴,解得k=±√2,又k>0,即k=√2时,取“=”
所以C1>3√3
(2)当-1/k<2t