1. 求点 $P$ 的坐标并计算线段 $AP$ 的长度
由已知 b−2k=3,得 b=2k+3。
又由(1)可知 c=b−1=2k+2,
所以抛物线的解析式为 y=x2+(2k+3)x+2k+2。
令 y=0,得 x2+(2k+3)x+2k+2=0,
因式分解得 (x+1)(x+2k+2)=0,
解得 x1=−1,x2=−2k−2。
因为点 A 的坐标为 (−1,0),所以点 P 的坐标为 P(−2k−2,0)。
因为 k>0,所以 −2k−2<−1,
所以 AP=−1−(−2k−2)=2k+1。
2. 利用三角函数求出 $d \sqrt{1+k^2}$ 的表达式
在 Rt△AOB 中,由于 OA=1,OB=k,由勾股定理得 AB=OA2+OB2=1+k2。
所以 sin∠OAB=ABOB=1+k2k。
因为点 P 到直线 AB 的距离为 d,所以 d=AP⋅sin∠OAB。
所以 d=(2k+1)⋅1+k2k,
变形得 d1+k2=2k2+k。
3. 通过作差法比较两个代数式的大小
因为 OB=k,b=2k+3,所以 OB+2b=k+2(2k+3)=5k+6。
作差比较:
d1+k2−(OB+2b)=2k2+k−(5k+6)=2k2−4k−6=2(k−3)(k+1)
因为 k>0,所以 2(k+1)>0。
- 当 0<k<3 时,k−3<0,此时 d1+k2−(OB+2b)<0,即 d1+k2<OB+2b;
- 当 k=3 时,k−3=0,此时 d1+k2−(OB+2b)=0,即 d1+k2=OB+2b;
- 当 k>3 时,k−3>0,此时 d1+k2−(OB+2b)>0,即 d1+k2>OB+2b。
答案当 0<k<3 时,d1+k2<OB+2b;
当 k=3 时,d1+k2=OB+2b;
当 k>3 时,d1+k2>OB+2b。