問題出在哪裡?凌凡眉頭緊鎖。他猛然意識到,對於任意三點,這個座標公式算的是帶符號的面積,而P點線上段AB的延長線上時,這個公式可能會給出0(因為三點共線)。他需要的是絕對值,並且要考慮到A、B在P點兩側時,這個公式才有效?不,這個公式本身已經包含了絕對值,應該能處理各種情況。
他換一個思路。直接使用更普適的座標面積公式:
S = 1/2 | x1(y2 - 0) + x2(0 - y1) + 1(y1 - y2) |
= 1/2 | x1 y2 - x2 y1 + y1 - y2 |
= 1/2 | x1 * 【k(x2-1)】 - x2 * 【k(x1-1)】 + 【k(x1-1)】 - 【k(x2-1)】 |
= 1/2 | k 【 x1(x2-1) - x2(x1-1) + (x1-1) - (x2-1) 】 |
= 1/2 | k 【 x1x2 - x1 - x1x2 + x2 + x1 -1 -x2 +1 】 |
= 1/2 | k * 0 | = 0。
再次得到0!凌凡感到一陣挫敗。他意識到,問題可能出在公式的記憶偏差上。他立刻查閱筆記本上的公式記錄。
正確的三角形面積座標公式(三點A(x1,y1), B(x2,y2), C(x3,y3))是:
S = 1/2 | (x1y2 + x2y3 + x3y1) - (x2y1 + x3y2 + x1y3) |
他之前用的是簡化版,記錯了!幸好進行了溯源(第三式)!
使用正確公式:
S = 1/2 | (x1 * y2 + x2 * 0 + 1 * y1) - (x2 * y1 + 1 * y2 + x1 * 0) |
= 1/2 | (x1 y2 + y1) - (x2 y1 + y2) |
= 1/2 | x1 y2 - x2 y1 + y1 - y2 |
這個式子和他第二次推導的一樣,結果還是0?他代入 y1, y2:
S = 1/2 | x1 * 【k(x2-1)】 - x2 * 【k(x1-1)】 + 【k(x1-1)】 - 【k(x2-1)】 |
= 1/2 | k 【 x1x2 - x1 - x1x2 + x2 + x1 -1 -x2 +1】 |
= 1/2 | k * 0 | = 0。
凌凡停下了筆,陷入了沉思。為什麼總是0?難道△PAB的面積真的是0?這顯然不符合直觀。問題出在哪裡?
他重新審視題目和圖形。點P(1,0)在橢圓內部。過橢圓內部一點作直線,與橢圓交於兩點A、B。那麼P點線上段AB上!所以A、P、B三點始終共線!因此,無論直線怎麼旋轉,只要它與橢圓相交於兩點,點P都線上段AB上,所以△PAB根本不是一個三角形,而是一條線段!面積恆為0!
這個結論讓凌凡目瞪口呆。但仔細一想,卻又無懈可擊。橢圓是凸圖形,過其內部一點的直線,與橢圓的交點構成的線段,必然包含這個點。所以P永遠在AB上,三角形不存在,面積自然是0。
那麼這道題的意義何在?是題目出錯了嗎?他再次讀題:“過點 P(1, 0) 作直線 l 交橢圓於 A, B 兩點。求 △PAB 面積的最大值”。如果面積恆為0,最大值也是0,題目就沒有意義了。
他忽然想到一種可能:點P可能不在橢圓內部? 他驗證一下:將P(1,0)代入橢圓方程:1/4 + 0 = 1/4 < 1。P確實在橢圓內部。
難道是對“△PAB”的理解有誤?或許題目本意是,A、B是交點,但三角形指的是PA和PB作為兩腰,與弦AB構成的三角形?不,那還是共線。
或者,是求四邊形P-A-B-某個點?不,題目明確寫了△PAB。
就在凌凡幾乎要放棄,認為題目有問題時,他瞥見蘇雨晴在筆記本上寫下的步驟。她似乎也設了直線方程,但她在面積計算那裡,寫的是 S = 1/2 * |PA| * |PB| * sinθ 的形式,並且θ是向量PA與PB的夾角。
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:章602第·得心襲逆
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