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在 ΔABC 中, 若 ccosAacosC+2ccosBbcosC=3, 则 1tanA+2tanB 的最小值为_____.
将条件式变形为 (1)tanC(1tanA+2tanB)=3. 记 1tanA+2tanB=t, 则 t>0 (否则 t<0,tanC<0, ΔABC 中有两个钝角, 矛盾). 然后简记 cotA=x, 则 cotB=t−x2. 而 tanC=−tan(A+B)=−cotA+cotBcotAcotB−1=−t+xx(t−x)−2, 回代入 (1) 有 −(t+x)tx(t−x)−2=3⇒3x2−4tx+6−t2=0. 要使这个方程有解, 判别式 Δ=16t2−12(6−t2)≥0⇒t≥3147.
简记 cotA=x, cotB=y. 根据上面的推导, cotC=x+2y3; 再根据三角形内角关系 cotC=−cot(A+B), 联立得到 x+2y3=1−xyx+y⇒x2+6xy+2y2=3. 注意到 (x+2y)2−67(x2+6xy+2y2)=17(x−4y)2≥0, 则 x+2y≥67(x2+6xy+2y2)=3147.
我们可以待定 (x+2y)2−k(x2+6xy+2y2)=0, 然后令这个方程的判别式为 0, 解得 k=67.