本题导读

本题结合圆与直角三角形的几何性质,考查算术平均数、几何平均数及调和平均数的几何意义表示。

📌【题干】

Question

(2010年湖北卷(理)) 设 ,称 为 的调和平均数. 如图, 为线段 上的点,且 , 为 中点,以 为直径做半圆. 过点 作 的垂线交半圆于 . 连接 . 过点 作 的垂线,垂足为 . 则图中线段 的长度是 的算术平均数,线段的长度是 的几何平均数,线段的长度是 的调和平均数.

🔍【思路分析】

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  1. 根据半圆半径求出线段 (算术平均数)。
  2. 在 Rt 中,由射影定理得 (几何平均数)。
  3. 在 Rt 中,,由射影定理(或面积法)得 (调和平均数)。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

  1. 算术平均数: 因为 , 为中点,半径 ,代表 的算术平均数。

  2. 几何平均数: 在 Rt 中,,由射影定理(或由 )可得: 所以线段 的长度是 的几何平均数。

  3. 调和平均数: 在 Rt 中,(因 ),。 由射影定理可得: 所以: 所以线段 的长度是 的调和平均数。

【答案】:;

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:算术平均数 、几何平均数 与调和平均数 的大小关系与几何表达。
  2. 核心方法:利用直角三角形中的射影定理 证明线段长度关系。
  3. 避坑指南:识别调和平均数时,注意 Rt 中斜边上的高与直角边在斜边上的射影的区别,谨防将 误写为 。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:源于人教A版选修4-5《不等式选讲》中关于均值不等式链 的几何解释背景。
  2. 结论推广:在几何图形中,直角三角形各线段清晰表达了不等式链 (即 调和平均数 几何平均数 算术平均数),当且仅当 (即 与 重合)时三者相等。

🔗【关联脉络】

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