小電影,小題目,不小的套路 MRN的數(shù)學之旅 第3篇

up因為喜歡看日本電影(滑稽),對某些電影中出現(xiàn)的日本高考題印象深刻,所以,up去尋找了一些真題來體驗了一下,結(jié)果…(欲知后事如何,請看下文)
本次題目:

翻譯:
(x是正實數(shù)),在坐標平面上有3個點A(0,1),B(0,2)P(x,x),(考察ΔAPB,當x的值變化時),求∠APB的最大值。(注:黑體部分為出處的翻譯,括號中的部分為up個人補充(bian zao),up不懂日語,如果有誤請原諒。以下解答按出處翻譯進行。)
俗話說,題目的長度和難度成反比。所以這道題的難度肯定會相當大。它的問題非常直接,所以我們的第一反應,是直接表示出∠APB,然后求最值。這種硬♂上的做法固然可行,但計算量可觀。我在這里給出思路,大家可以自己嘗試一下。

那么,有沒有簡潔明了的方法呢?事實上,這道題并不難,甚至只有初中難度(在這里說的是思路,不是計算過程),而且這種方法并不難想到。
要想到這種方法,首先我們要做出準確的圖形,方便測量(滑稽)。

接下來,我們要在直線上找出一點P'使得∠AP'B≥∠APB恒成立,再計算出∠AP'B即可。問題是:P'在哪里呢?如果我們一個一個試的話,找到它的概率比在■■■■■■■■■■中學看到女裝大佬的概率還要低,所以試是不行的,要另辟蹊徑。(皮一下很開心)
注意到

因此我們作過A,B的圓,與y=x相切于P',圓心為O(注意,這里的切點有兩個,我們?nèi)≡?strong>第一象限的那個,因為,我們可以證明,當x為任意實數(shù)時,仍有∠AP'B≥∠APB恒成立)再計算出一些東西,我們可以知道

接下來,就要到最激動人心的時刻了,我們先插播一段廣告。不要走開,廣告之后更加精彩(滑稽)

通過上面的討論,我們可以近乎顯然地得出以下結(jié)論:
∠AP'B>∠AP''B(圓周角大于圓外角)
∠AP'''B<∠BP'''P'+∠ABP'''=180°-∠BP'P'''-∠ABP'=45°

因此,∠APB的最大值為45°.
后記:使用Desmos,我們可以輕松求出開頭那個函數(shù)的最小值

來源:知乎專欄:來看看日本高中的高考數(shù)學都考些啥?本題為2010年京都大學高考第三題(理科),所用方法靈感來自該處評論區(qū)。
盲目硬♂上傷身體,合適方法才保命。(滑稽)
By MRN,2019.5.2