给你一个椭圆 E:a2x2+b2y2=1 和直线 l:(y−v)=k(x−u)。
其中 k 为不确定的值,u,v 是输入的值。
设 E,l 的交点为 A,B。
求 S△OAB 的最大值。
根据硬解定理,有 ∣AB∣=b2+k2a2Δk2+1。
并且 l 到原点的距离是 k2+1∣ku+v∣。
∴S=abb2+k2a2k2u2+2kuv+v2b2+k2a2−k2u2−2kuv+v2
直接均值得原式最大值为 21ab。
如果不可取等,即方程 k2u2+2kuv+v2=b2+k2a2−k2u2−2kuv+v2 无实根。
即 Δ<0,也即 2u2b2+2v2a2<a2b2 时,
原式最终可以化简为 abt−t2,其中 t=b2+k2a2k2u2+2kuv+v2。
发现 t 取 21 时原式最大为 21ab,但因为均值不可取等,所以取不到 21ab。
所以 t 此时的取值范围应该是多少?如果不可取等,那么这个面积的最大值的表达式又是什么?
(那个“硬解定理”不知道有没有这个说法,可能是我们老师自己的叫法,其实就是直线与椭圆的焦点的横/纵坐标之和、之积以及差的绝对值的计算公式,本质是韦达定理)