本题导读
本题是一个立体几何背景下的最值问题。核心在于建立仰角 的正切值关于目标点 位置变量的函数关系式,并利用导数工具寻找其最大值。
📌【题干】
Question
(2014年浙江卷(理)) 如图,某人在垂直于水平地面 的墙面前的点 处进行射击训练.已知点 到墙面的距离为 ,某目标点 沿墙面上的射击线 移动,此人为为了准确瞄准目标点 ,需计算由点 观察点 的仰角 的大小.若 ,,,则 的最大值是 (仰角 为直线 与平面 所成角).
🔍【思路分析】
破题导航
- 确定几何背景:墙面垂直于地面,过 作 于 ,则 平面 。仰角 即 。
- 建立函数关系:
- 在直角 中,已知 ,由勾股定理得 。
- 设 。根据 在射线 上的位置,分 在线段 内和在 延长线上两种情况讨论。
- 。其中 可由 及 求得, 在直角 中由勾股定理求得。
- 求最值:对得到的函数式利用导数求最大值。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
第一步:基础数据计算
在平面 中,,已知 ,由勾股定理: 过 作 于 ,连接 。则 平面 ,仰角 。
第二步:分类讨论与建立函数 设 。在直角 中,。
- 情况 1: 在线段 上(含端点) ,。 。经判断,此函数在 上递减, 时取得最大值 。
- 情况 2: 在射线 的延长线上 (),。 。
第三步:利用导数求最值 令 ,求导得: 令 ,得 。 当 时, 取得最大值: 此时 的最大值为 。
第四步:比较大小 比较 与 ,可知 更大。
【答案】
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:空间几何体中仰角(线面角)的最值问题
核心方法:建立 关于位置变量的函数并用导数求最值
避坑指南:注意审题与运算细节。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 线面角的定义与勾股定理
结论推广: 对于 型函数,其极值点出现在 处。
方法推广: 面对立体几何中的最值/范围问题,建立坐标系并参数化是极具普适性的方案。
🔗【关联脉络】
Multi column
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