
(3)當(dāng)|MA|·|MB|取最小值時(shí),直線l的方程;
(4)當(dāng)|MA|2+|MB|2取得最小值時(shí),直線l的方程.
[解析] 設(shè)直線的方程為eq \f(x,a)+eq \f(y,b)=1(a>0,b>0),
則eq \f(2,a)+eq \f(1,b)=1.
(1)∵eq \f(2,a)+eq \f(1,b)≥2eq \r(\f(2,ab))?eq \f(1,2)ab≥4,當(dāng)且僅當(dāng)eq \f(2,a)=eq \f(1,b)=eq \f(1,2),即a=4,b=2時(shí),△AOB面積S=eq \f(1,2)ab有最小值為4.此時(shí),直線l的方程是eq \f(x,4)+eq \f(y,2)=1.即x+2y-4=0.
(2)a+b=(a+b)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,a)+\f(1,b)))=3+eq \f(2b,a)+eq \f(a,b)≥3+2eq \r(\f(2b,a)·\f(a,b))=3+2eq \r(2).故a+b的最小值為3+2eq \r(2),此時(shí)eq \f(2b,a)=eq \f(a,b),求得b=eq \r(2)+1,a=2+eq \r(2).此時(shí),直線l的方程為eq \f(x,2+\r(2))+eq \f(y,\r(2)+1)=1.即x+eq \r(2)y-2-eq \r(2)=0.
(3)解法一:設(shè)∠BAO=θ,則sin θ=eq \f(1,|MA|),cs θ=eq \f(2,|MB|),∴|MA|·|MB|=eq \f(2,sin θcs θ)=eq \f(4,sin 2θ),顯然當(dāng)θ=eq \f(π,4)時(shí),|MA|·|MB|取得最小值4,此時(shí)kl=-1,所求直線的方程為y-1=-(x-2),即x+y-3=0.
解法二:|MA|·|MB|=-eq \(MA,\s\up6(→))·eq \(MB,\s\up6(→))=-(a-2,-1)·(-2,b-1)=2a+b-5=(2a+b)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,a)+\f(1,b)))-5=eq \f(2b,a)+eq \f(2a,b)≥4.當(dāng)且僅當(dāng)a=b=3時(shí)取等號(hào),∴|MA|·|MB|的最小值為4,此時(shí)直線l的方程為x+y-3=0.
解法三:若設(shè)直線l的方程為y-1=k(x-2),則Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2k-1,k),0)),B(0,1-2k),∴|MA|·|MB|=eq \r(\f(1,k2)+1)·eq \r(4+4k2)=2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,k)+?-k?))≥4,當(dāng)且僅當(dāng)-k=-eq \f(1,k),即k=-1時(shí),取等號(hào).故|MA|·|MB|的最小值為4,此時(shí)直線l的方程為x+y-3=0.
(4)同(3)|MA|=eq \f(1,sin θ),|MB|=eq \f(2,cs θ),
∴|MA|2+|MB|2=eq \f(1,sin2θ)+eq \f(4,cs2θ)
=(sin2θ+cs2θ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,sin2θ)+\f(4,cs2θ)))
=5+eq \f(cs2θ,sin2θ)+eq \f(4sin2θ,cs2θ)≥9.
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(當(dāng)且僅當(dāng)cs2θ=2sin2θ,即tan2θ=\f(1,2)時(shí)取等號(hào)))
∴|MA|2+|MB|2的最小值為9,
此時(shí)直線的斜率k=-eq \f(\r(2),2),
故所求直線的方程為y-1=-eq \f(\r(2),2)(x-2),
即eq \r(2)x+2y-2(eq \r(2)+1)=0.
注:本題也可設(shè)直線方程為y-1=k(x-2)(k0,b>0.
∵直線過(guò)點(diǎn)(1,2),∴eq \f(1,a)+eq \f(2,b)=1,
∴|OA|+2|OB|=a+2b=(a+2b)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,a)+\f(2,b)))=5+eq \f(2b,a)+eq \f(2a,b)≥9,
當(dāng)且僅當(dāng)eq \f(2b,a)=eq \f(2a,b)即a=b=3時(shí)取等號(hào),
∴此時(shí)直線l:x+y-3=0,
故|OA|+2|OB|的最小值為9,此時(shí)直線l的方程x+y-3=0.
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