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[【學科】] 【數學】圓與直線問題-求圓外點到圓內點形成斜率之最大值

請教此題:
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以下是解答(是直接利用公式解開)
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以下是我的作法
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我的疑問是:為何我無法利用圓參數式求最大值?
                是這個方法存在什麼問題還是我根本算錯?

                謝謝各位的解答

本帖最後由 22169751 於 2018-10-2 09:52 編輯

θ=90°不會是最大值
令(2+2sinθ)/(3+2cosθ)=k
2sinθ-2kcosθ=3k-2



9k²-12k+4≤4+4k²
5k²-12k≤0
0≤k≤12/5
星之城
EE

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原來如此~謝謝你!!

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你的圖都畫出來了,怎麼會不知 θ=90 時不是最大值呀
你列算式和圖形之間的觀感不夠強唷
θ=90 時,點在圓心上面(90度就是上面)距離 2 的地方 (1, 3)位置
用參數式 (1+2cosθ, 1+2sinθ) = (1, 3) 也可以看出來
這時,和 (-2, -1)連起來,這條線的斜率哪有切線那條大(陡)
切線那條你也有畫,不是嗎 ? 切點是 90 的地方嗎 ?
切點大概150度了 (目測)
這題就是計算切點,然後算斜率
而不是算圓心上面 90 度的點,再算連線的斜率
圖上看就不一樣的呀
功夫派~ 冰語

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本帖最後由 39475494 於 2018-10-7 21:41 編輯

剛發現你的解答用了一個公式
這裡嚴重的說一句,不懂的公式要去弄懂,不然背了也不會用
我不是在講你,我是借機講點話,我沒有說你有這個問題,別誤會唷
我看過太多人以為公式背了考試就能用
錯了
公式只是背了你會忘,因為那對你沒有感覺
你記得的那些公式是因為你用熟了,想通了,至少大概掌握了
的確,那也是背下來了,但背公式不是只是用力背,而是去使用去思考
重要的不是背,我也沒叫你們不要背,要不要背隨便,但要去掌握它
你看到那個公式你掌握了嗎 ? 我不知道
我沒背過那個公式,我的意思是要我寫我也寫不出來
但我看了大概知道它是什麼
我背過另一個公式,兩平行線的垂直距離 = |c1 - c2| / √(a²+b²)
我說我背,但有趣的事,這也許不是背
我並不是像唸電話號碼,唸門牌一樣,把這串唸(打字)出來
我想的是分子放常數差,常數的差是偏移量
距離沒有負的,但 c1 c2 有大小,相減要加| |
分母放係數平方和開根號,那是方向上係數的除權
這些都是感覺
如果要我証明,這不難
ax+by = c1
ax+by = c2
兩平行線

同樣垂直位置的兩個點 (x0, y1)(x0, y2)
ax0 + by1 = c1
ax0 + by2 = c2
距離 = |y1-y2|= |c1-c2|/b = p
同理
同樣水平位置的兩個點
距離 = |x1-x2|= |c1-c2|/a = q
那兩線的距離呢 ?
你畫一下圖,p q 是垂直的,斜邊 r
兩線距離 d 就是 r 上的高
面積來看 pq = rd
p q 都有|c1-c2| ,大家一起縮小( /|c1-c2|)
(1/b)(1/a) = √[(1/b)²+(1/a)²] d'
等式同乘以 ab
1 = √(a²+b²) d'
d' = 1/√(a²+b²)
d =  |c1-c2|/√(a²+b²) (剛才一起縮|c1-c2|,現在還原)

那回頭來看你書上的公式
它是要令那條切線方程式
那條切線方程式 L,有三個條件
過(-2, -1),斜率 m,並且和圓心(1,1)距離 2
L 最麻煩的就是要用上 "和圓心(1,1)距離 2" 這個條件
講到這,要講另一條線L0
L0 這條令成斜率 m,並且過圓心(1,1)
L0 就好令了 y = mx + c ,(1,1)代入 c = -m+1
y = mx - m + 1
令 L0 要幹嘛 ? 把"和圓心(1,1)距離 2" 這個條件改成"和 L0 距離 2"
斜率都是 m ,L 和 L0 平行,然後距離 2
L0 : y = mx - m + 1
L 呢 ? y = mx + k
剛証過 兩平行線距離 = |c1-c2|/√(a²+b²)
這裡我老實去算,其實可以用座標平移的想法
|k-(-m+1)|/√(1²+m²) = 2
|k-(-m+1)| = 2√(1²+m²)
k-(-m+1) = ±2√(1²+m²)
k = (-m+1) ±2√(1²+m²)
所以你可以令 L : y = mx + k = mx + (-m+1) ±2√(1²+m²)
或 (y-1) = m(x-1) ± 2√(1²+m²)
這是切線公式 (我也沒背過這個)
如果你會 d = |c1-c2|/√(a²+b²)
會需要這個公式嗎 ?
過圓心斜率 m 的線 (y-1) = m(x-1)
和它距離 2 的線 L ,令 L : (y-1) = m(x-1) + k
(座標的偏量其實不用展開,因為 c1 c2 變化值一樣,會消掉,相當於座標平移,距離不變)
|k-0|/√(1²+m²) = 2
k = ±2√(1²+m²)
L : (y-1) = m(x-1) ±2√(1²+m²)
你會多這段,但就少背一個公式
我不會想背,因為這段是簡單的,背個沒感覺的公式難多了
而比較難的是你知道要用兩平行線距離公式(其實也不難)
而這個公式難背嗎? 我講過,這是有感覺的公式
你多琢磨琢磨
功夫派~ 冰語

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你很棒的一點是你提出自己的想法
這點很多人做不到,老實說我其實還蠻高興的
(雖然會講你圖不是畫了 ? 怎麼還看不出來)
而你的問題 2# 也回答你,參數式可以算
但最大值不是 90°

我 4# 也回你,圖上也看的出最大值在哪
你還是沒有把想法套在圖上呀

而 5# 是講那個書上面的公式
功夫派~ 冰語

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我背過另一個公式,兩平行線的垂直距離 = |c1 - c2| / √(a²+b³)
兩平行線的垂直距離 = |c1 - c2| / √(a²+b²)
星之城
EE

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(y-1) = m(x-1) ±2√(1²+m²) <---這個公式我覺得很不直覺
還是線對線距離公式或者點對線距離公式比較直覺

也謝謝冰老師的醍醐灌頂!!

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線對線的距離,和點到線的距離其實是一樣的東西
P(x0, y0) 到 L : ax + by = c 的距離
第一步:找個 L0 ,和 L 平行且 P 點在其線上
所以令 L0 : ax + by = c1 ,P(x0, y0)代入
c1 = ax0 + by0
所以 L0 : ax + by = ax0 + by0
第二步,用上面已証明過的公式
L0 : ax + by = ax0 + by0
L : ax + by = c
P到L的距離 = L0到L的距離 = |ax0 + by0 - c| / √(a²+b²)
這就証出來了
其實都是一樣的東西

L1 : ax + by = c1
L2 : ax + by = c2
這是兩平行線,從方程式上看就能知道
這兩條直線差異的偏移量,和 C1 C2 的差值有關
C1 = C2 的話, L1 L2 就重疊了
C1 C2 差愈大,兩線就會愈遠
但 a b 不影響嗎 ?
我舉個例
3x+4y=8 和 6x+8y=16 是同一條線
3x+4y=12 和 6x+8y=24 是同一條線
但 12-8=4,24-16=8
難道 3x+4y=8 和 3x+4y=12 比較近 ?
然後 6x+8y=16 和 6x+8y=24 比較遠 ?
所以前面的係數要除以加權,讓它變成單位長度的概念
所以公式是 |c1-c2|/√(a²+b²)
L1 : (3/5)x+(4/5)y = 8/5
L2 : (3/5)x+(4/5)y = 12/5
用這時的 C1 C2 : 12/5 - 8/5 = 4/5
功夫派~ 冰語

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