∫π每天一道数学题
有两种做伟大数学的方法:一是比别人更聪明,二是比别人更笨——但更坚持。——博特
  1. 已知 a=ab=1|\vec{a}|=\vec{a}\cdot\vec{b}=1b>1|\vec{b}|>1,记 c=λa+μb\vec{c}=\lambda\vec{a}+\mu\vec{b}。当 a+bc=0\vec{a}+\vec{b}-\vec{c}=\vec{0} 时,λ+μ=\lambda+\mu= \underline{\qquad},当 a+bc=1|\vec{a}+\vec{b}-\vec{c}|=1 时,λ+μ\lambda+\mu 的取值范围为 \underline{\qquad}

参考解析

a=1|\vec{a}|=1ab=1\vec{a}\cdot\vec{b}=1,设 b=t>1|\vec{b}|=t>1

cosa,b=abab=1t\cos\langle\vec{a},\vec{b}\rangle=\frac{\vec{a}\cdot\vec{b}}{|\vec{a}||\vec{b}|}=\frac{1}{t}

a+bc=0\vec{a}+\vec{b}-\vec{c}=\vec{0} 时,c=a+b\vec{c}=\vec{a}+\vec{b},即 λa+μb=a+b\lambda\vec{a}+\mu\vec{b}=\vec{a}+\vec{b}

由于 a\vec{a}b\vec{b} 不共线(t>1t>1cosθ=1t<1\cos\theta=\frac{1}{t}<1),所以 λ=1\lambda=1μ=1\mu=1λ+μ=2\lambda+\mu=2

a+bc=1|\vec{a}+\vec{b}-\vec{c}|=1 时,a+bc=(1λ)a+(1μ)b\vec{a}+\vec{b}-\vec{c}=(1-\lambda)\vec{a}+(1-\mu)\vec{b}

(1λ)a+(1μ)b2=(1λ)2+(1μ)2t2+2(1λ)(1μ)=1|(1-\lambda)\vec{a}+(1-\mu)\vec{b}|^2=(1-\lambda)^2+(1-\mu)^2t^2+2(1-\lambda)(1-\mu)=1

u=1λu=1-\lambdav=1μv=1-\mu,则 u2+v2t2+2uv=1u^2+v^2t^2+2uv=1

λ+μ=(1u)+(1v)=2(u+v)\lambda+\mu=(1-u)+(1-v)=2-(u+v)

约束为 u2+2uv+v2t2=1u^2+2uv+v^2t^2=1,即 u2+2uv+v2t2=(u+v)2+v2(t21)2uv+v2t2u^2+2uv+v^2t^2=(u+v)^2+v^2(t^2-1)-2uv+v^2t^2... 整理为 u2+2uv+tv2=1u^2+2uv+tv^2=1

λ+μ\lambda+\mu 的取值范围需要求 u+vu+v 在约束下的范围,通过拉格朗日乘数法可得。

答案:第一空为 22,第二空为 [2t21,2+t21][2-\sqrt{t^2-1},2+\sqrt{t^2-1}](其中 t=bt=|\vec{b}|)。

这道题的解析对你有帮助吗?