题目内容
【题目】某港湾的平面示意图如图所示,
、
、
分别是海岸线
、
上的三个集镇,
位于
的正南方向
处,
位于
的北偏东
方向
处.随着经济的发展,为缓解集镇
的交通压力,拟在海岸线
、
上分别修建码头
、
,开辟水上航线,勘测时发现:以
为圆心,
为半径的扇形区域为浅水区,不适宜船只航行.
![]()
(1)能否求出集镇
、
间的直线距离?
(2)根据勘测要求,要使
、
之间的直线航线最短,直线
与圆
应满足什么关系?
(3)应怎样确定码头
、
的位置,才能使得
、
之间的直线航线最短?
【答案】(1)
;(2)直线
与圆
应该相切;(3)码头
、
与集镇
的距离均为
时,
、
之间的直线航线最短.
【解析】
(1)在
中,利用余弦定理可求出
的长度;
(2)要使
、
之间的直线航线最短,又使得航线
不能经过浅水区,进而可得知直线
与圆
的位置关系;
(3)设直线
与圆
相切于点
,连接
,设
,
,
,根据
的面积得到等式
,然后利用余弦定理结合基本不等式求出
的最小值,利用等号成立的条件求出
、
,进而可得出结论.
(1)在
中,
,
,
,
根据余弦定理得![]()
,所以
,故集镇
、
间的直线距离为
;
(2)要使
、
之间的直线航线最短,又使得航线
不能经过浅水区,则直线
与圆
应该相切;
(3)设直线
与圆
相切于点
,连接
,则
.
![]()
设
,
,
,
在
中,由
,
得
,即
,
由余弦定理,得
,
所以
,解得
,
当且仅当
时,
取得最小值
,
所以码头
、
与集镇
的距离均为
时,
、
之间的直线航线最短,最短距离为
.
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