题目
在 中,,。若空间点 满足 的面积等于 面积的一半,则 的最小值为 __;直线 与平面 所成角的正切的最大值是 __。
参考解答
解析:
过点 作 于点 ,过点 作 于点 。
由 、,得 。
又 的面积等于 面积的一半,即
所以 ,解得 。
所以点 在以 为旋转轴、底面圆半径为 的圆柱的侧面上。
当点 与点 、 三点共线时, 最小,且最小值为 。
如图所示,以平面 为 平面,建立空间直角坐标系 ,则 、、,平面 的法向量为 。
设 ,则 ,
当 且 时 最小,即 与 、 三点共线时 最小,最小值为 。
记直线 与平面 所成角为 。因为 是平面 的法向量,所以
因为 ,所以
令 ,则 ,,于是
又 在 上单调递减、在 上单调递增,所以 ,因此 。
(等号成立需同时满足 ,即 ,以及 。)
又 ,所以直线 与平面 所成角的最大值为 ,此时 。
答案:;