高階模型—米勒定理(最大張角問題)

2021-03-01 數學集合

【模型背景】

1471年,德國數學家米勒向諾德爾教授提了個問題:在地球表面的什麼部位,一根垂直的懸杆呈現最長?即在什麼部位,視角最大

此最大視角問題稱之為「米勒問題」,其結論稱之為「米勒定理」。

②米勒問題的初次錯誤理解

初次見到這個問題時,有些不理解這個問題到底是什麼問題,且看下圖的錯誤理解

這樣理解的話,遠遠超出初等知識範疇。

③米勒問題的再次正確理解

需要把「地球表面」理解成「地平面」!即我們熟悉的二維平面問題。圖中灰色部分即為地平面。

【模型解析】

①米勒問題:

已知點A、B是∠MON的邊ON上的兩個定點,點P是邊OM上的一動點,則

點P在何處時,∠APB最大?

ON→懸杆所在直線,OM→地平面,P點→眼睛

②米勒定理:

若且唯若△ABP的外接圓OM相切於點P時,∠APB最大。

③理論基礎:

圓的最大角問題(圓的最大張角或視角問題):圓內角>圓周角>圓外角



④理論分析:

⑤米勒定理中的圓的畫法:

而米勒定理中的最大角問題只涉及圓周角和圓外角,所以當OM與△ABP的外接圓相切時,∠APB最大

⑥證明:最大張角時的圓與直線相切

【模型特點】

①最大張角問題:

    動點成線+動點所對的邊為定值.

②解決方法:

→動點所成的線與過動點和定長的圓相切

→∵有切線和弦    

    ∴必有弦切角→構造母子型相似或切割線定理

【模型例題】

如圖,已知點A、B的坐標分別是(0,1)、(0,3),C是x軸正半軸上一動點,當∠ACB最大時,點C的坐標為             。

解析過程:

【模型習題】

在直角坐標系中,給定兩點N(1,4),M(-1,2),在x軸的正半軸上求一點P,使∠MPN最大,則點P的坐標為             。

主動做題,才能心安理得左右滑動看結果!

歷史文章:

①高階模型—古堡朝聖(線段和最值)

②高階模型—阿氏圓(加權線段和最值)

③高階模型—胡不歸問題(加權線段和最值)

④高階模型—費馬點(三線段和最值)

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