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已知动点 P 在圆 x2+y2=1 上,定点 Q 的坐标为 (1,1), 动点 T 满足 OT→=λOP→+μOQ→, 其中 λ,μ≥0,λ2+2μ2=4, 求 |QT| 的最大值.

解

设 P(cos⁡θ,sin⁡θ),(λ,μ)=(2cos⁡α,2sin⁡α), α∈[0,π2], 则OT→=(2cos⁡αcos⁡θ+2sin⁡α,2cos⁡αsin⁡θ+2sin⁡α),
从而|QT|=(2cos⁡αcos⁡θ+2sin⁡α−1)2+(2cos⁡αsin⁡θ+2sin⁡α−1)2=2(2sin⁡α−1)2+4cos2⁡α+4(2sin⁡α−1)cos⁡α(sin⁡θ+cos⁡θ)≤6−42sin⁡α+42|(2sin⁡α−1)cos⁡α|,

  • 若 α∈[π4,π2], 记 sin⁡α+cos⁡α=t∈[1,2], 则 2sin⁡αcos⁡α=t2−1, 从而|QT|≤4(t2−1)−42t+6≤2,
  • 若 α∈[0,π4], 记 cos⁡α−sin⁡α=s∈[0,1], 则 2sin⁡αcos⁡α=1−s2, 从而|QT|≤6+42s−4(1−s2)≤2+2,

从而 |QT|max=2+2. 取等条件是 P(−22,−22),(λ,μ)=(2,0).

另解

可以进行简化计算|QT→|=|(μ−1)OQ→+λOP→|≤2|1−μ|+λ,
而 0≤λ≤2,0≤μ≤22⇒|1−μ|≤1, 从而立得 |QT|≤2+2.