两圆对对碰,面积最大值
——对一道浙江一模题的破解
2019-08-21浙江省杭州学军中学
☉浙江省杭州学军中学 顾 侠
一道好的数学题,凝聚着命题者多少的心血与努力;一道好的数学题,融合了多少数学知识的精华与脉络;一道好的数学题,区分了多少学子的能力与素养;……一道好的数学题,引起了我们高度的热议与深思.
一、问题呈现
问题(2019年浙江某市一模)已知O为坐标原点,圆M:(x+1)2+y2=1,圆N:(x-2)2+y2=4.A,B分别为圆M和圆N上的动点,则S△OAB的最大值为______.
本题目一出现就引起了高度热议,题目设置巧妙,具有极高的水平.巧妙地把圆的方程、圆与圆的位置关系、三角形的面积公式、最值问题等加以链接,同时还隐含着三角函数等相关知识.而且该题还能找到2018年高考真题的原型(2018年全国Ⅰ卷理16),又高于原型,是一道不可多得的原创好题.
二、多解思维
设出相应的角,结合圆的性质得到对应边OA与OB的长度表达式,结合三角形的面积公式加以转化,利用三角恒等变换公式,以及辅助角对三角关系式进行变换,借助三角函数的图像与性质确定相应的最值,进而转化为S△OAB≤2cosβ+sin2β,再利用不同的方法来求解三角关系式的最大值即可.
解法1:如图1,设∠AOM=α,∠BON=β,则有|OA|=2cosα,|OB|=4cosβ,其中

图1

下面确定相应的三角函数的最大值问题,与“(2018年全国Ⅰ卷理16)已知函数f(x)=2sinx+sin2x,则f(x)的最小值是______.”相似,可以从以下不同的角度加以破解.
方 法 1:设f(β)=2cosβ+sin2β,则 有f(β)=2cosβ+2sinβcosβ,可得:

方法2:设f(β)=2cosβ+sin2β,可得f′(β)=-2sinβ+2cos2β=-2sinβ+2(1-2sin2β)=2(1-sinβ-2sin2β)=2(1+sinβ)(1-2sinβ).
令f(′β)=0,解得或sinβ=-1(舍去),由于β∈可得,所以,即S△OAB的最大值为
方法3:设f(β)=2cosβ+sin2β,
所以S△OAB的最大值为
设出相应的角,结合圆的性质得到对应边OA与OB的长度表达式,结合三角形的面积公式加以转化得到S△OAB=4cosαcosβsin(α+β),结
