2021年浙江省预赛的第9题如下:
题目 已知△𝐴𝐵𝐶三个顶点的坐标为𝐴(0,0),𝐵(7,0),𝐶(3,4),过点𝐷(6−2√(2),3−√(2))的直线分别与线段𝐴𝐶,𝐴𝐵交于𝑃,𝑄.若𝑆_(△𝑃𝑄𝐶)=(14)/(3),则|𝐶𝑃|+|𝐶𝑄|=______.
事实上,这是一道错题.根本不存在满足题意的𝑃,𝑄两点.
一种解法如下:
容易得到𝐷为△𝐴𝐵𝐶的内心,且内切圆半径为𝑟=3−√(2).于是由
𝑆_(△𝑃𝑄𝐶)=(1)/(2)(𝐶𝑃+𝐶𝑄)𝑟=(14)/(3)可得
公式:CP+CQ=\dfrac{28}{3(3-\sqrt{2})}=\dfrac{4}{3}(3+\sqrt{2})但由简单的平面几何知识,我们有结论:
公式:\begin{align*}
\dfrac{1}{CP}+\dfrac{1}{CQ}=&\dfrac{2\cos\dfrac{\angle ACB}{2}}{CD}\\
=&\dfrac{\sqrt{2+\dfrac{\sqrt{2}}{5}}}{\sqrt{10(2-\sqrt{2})}}\\
=&\dfrac{3\sqrt{2}+2}{10}
\end{align*}由均值不等式:
公式:\begin{align*}
CP+CQ\geq&\dfrac{4}{\dfrac{1}{CP}+\dfrac{1}{CQ}}\\
=&\dfrac{60\sqrt{2}-40}{7}\\
\approx&6.41\\
>&\dfrac{4}{3}(3+\sqrt{2})
\end{align*}
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$…$,整行$$…$$。