题目内容
某人在一山坡P处观看对面山崖顶上的一座铁塔.如图所示,塔及所在的山崖可视为图中的竖直线OC,塔高BC=80(米),山高OB=220(米),OA=200(米),图中所示的山坡可视为直线l且点P在直线l上,l与水平地面的夹角为α,tanα=
.试问,此人距山崖的水平距离多远时,观看塔的视角∠BPC最大(不计此人的身高)?
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[考场错解] 如图所示,建立平面直角坐标系,则A(200,0),B(0,220),C(0,300)
直线l的方程为y=(x-200)tanα,即y=
.设此人距山崖的水平距离为x,
则P(x,
)(x>200),由经过两点的直线的斜率公式
kPC=
=
kPB=
.由直线PC到直线PB的角的公式得:
tan ∠BPC=![]()
设u=
∴ux2-(288u-64)x+160×640u=0 ①
∵u≠0∵x∈R.△=(288u-64)2-4×160×640u2≥0. 解得 u≤2.
当u=2时,x=320.即此人距山崖320米时,观看铁塔的视角∠BPC最大.
[专家把脉] 上述解答过程中利用x∈R由判别式法求u的最大值是错误的,因为x>200,即由判别式求得u的最大值,还必须检验方程①的根在(200,+∞)内.
[对症下药] 如图所示,建立平面直角坐标系,则A(200,0),B(0,220),C(0,300).直线l的方程为y=(x-200)tanα,即y=
.
设此人距山崖的水平距离为x,则P(x,
)(x>200).由经过两点的直线的斜率公式
kPC=
,kPB=
.由直线PC到直线PB的角的公式得
tan∠BPC=
=![]()
要使tan∠BPC达到最大,只须x+
达到最小.由均值不等式
x+
≥2
,当且仅当x=
时上式取得等号.故当x=320时tan∠BPC最大.由此实际问题知,0<∠BPC<
,所以tan∠BPC最大时,∠BPC最大,故当此人距山崖水平距离为320米时,观看铁塔的视角∠BPC最大.