题目内容

3.如图,某商业中心O有通往正东方向和北偏东30°方向的两条街道,某公园P位于商业中心北偏东θ角(0<θ<$\frac{π}{2}$,tanθ=3$\sqrt{3}$),且与商业中心O的距离为$\sqrt{21}$公里处,现要经过公园P修一条直路分别与两条街道交汇于A,B两处,当商业中心O到A,B两处的距离之和最小时,A,B的距离为3$\sqrt{3}$公里.

分析 以O为原点,OA所在直线为x轴建立坐标系.设P(m,n),依题意可先求出P的坐标,设A(a,0),进而表示直线AB,OB的方程,从而可求出OA+OB,利用基本不等式,即可确定A,B的位置,最后利用余弦定理即可求解

解答 解:以O为原点,OA所在直线为x轴建立坐标系.设P(m,n),
∵0<θ<$\frac{π}{2}$,tanθ=3$\sqrt{3}$
∴$cosθ=\frac{\sqrt{7}}{14}$,sin$θ=\frac{3\sqrt{21}}{14}$
则m=OPsinθ=$\sqrt{21}×\frac{3\sqrt{21}}{14}$=$\frac{9}{2}$,n=OPcos$θ=\sqrt{21}×\frac{\sqrt{7}}{14}$=$\frac{\sqrt{3}}{2}$
由题意可得,OB=2xB,直线OB的方程为y=$\sqrt{3}$x①
设A(a,0),则直线AB的方程:$y=\frac{\frac{\sqrt{3}}{2}}{\frac{9}{2}-a}(x-a)$②
联立①②可得,${x}_{B}=\frac{a}{2(a-4)}$=$\frac{2}{a-4}+\frac{1}{2}$
∴OA+OB=a+2xB=a+$\frac{2}{a-4}+\frac{1}{2}$=a-4+4+$\frac{4}{a-4}+1$=a-4+$\frac{4}{a-4}$+5≥2$\sqrt{(a-4)•\frac{4}{a-4}}+5$=9
当且仅当即a=6时取等号,此时OA=6,OB=3,
△OAB中,由余弦定理可得,AB=$\sqrt{O{A}^{2}+O{B}^{2}-2OA•OBcos60°}$
=$\sqrt{36+9-2×6×3×\frac{1}{2}}$=$3\sqrt{3}$
故答案为:$3\sqrt{3}$

点评 本题考查利用数学知识解决实际问题,考查基本不等式的运用,属于中档题

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