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y 三角形 AB=2AC tan角ADC最大值

16.在三角形$ABC$中,$BC=2$,$AB=2AC$,$D$为$BC$的中点,则$\text{tan} \angle ADC$的最大值为_.

思路一:

思路二:

解 设$AC=x$,则$AB=2x$,

因为$D$为$BC$的中点,$BC=2$,

所以$BD=DC=1$,

由三角形三边关系可知:$2x+x>2$且$2x-x<2$,解得:$\frac{2}{3}<x<2$,

在三角形ABD中,由余弦定理得:$cos \angle ADB=\frac{A{D}^{2}+1-{\left( 2x \right)}^{2}}{2AD}$,

在三角形ACD中,由余弦定理得:$cos \angle ADC=\frac{A{D}^{2}+1-{x}^{2}}{2AD}$,

因为$ \angle ADB+ \angle ADC=\mathrm{~\pi~}$,

所以$cos \angle ADB+cos \angle ADC=\frac{A{D}^{2}+1-{\left( 2x \right)}^{2}}{2AD}+\frac{A{D}^{2}+1-{x}^{2}}{2AD}=0$,

解得:$A{D}^{2}=\frac{5}{2}{x}^{2}-1$,

由余弦定理得:$cos \angle ADC=\frac{\frac{5}{2}{x}^{2}-1+1-{x}^{2}}{2\sqrt{\frac{5}{2}{x}^{2}-1}}=\frac{3}{4}\sqrt{\frac{{x}^{4}}{\frac{5}{2}{x}^{2}-1}}$,$\frac{2}{3}<x<2$,

令$\frac{5}{2}{x}^{2}-1=t \in \left( \frac{1}{9},9 \right)$,

则$cos \angle ADC=\frac{3}{10}\sqrt{\frac{{t}^{2}+2t+1}{t}}=\frac{3}{10}\sqrt{t+\frac{1}{t}+2} \geq \frac{3}{10}\sqrt{2\sqrt{t \cdot \frac{1}{t}}+2}=\frac{3}{5}$,

当且仅当$t=\frac{1}{t}$,即$t=1$时,等号成立,此时$\frac{5}{2}{x}^{2}-1=1$,解得:$x=\frac{2\sqrt{5}}{5}$,

因为$cos \angle ADC \geq \frac{3}{5}>0$,故$ \angle ADC \in \left( 0,\frac{\mathrm{~\pi~}}{2} \right)$,

由于$f\left( x \right)=cosx$在$\left( 0,\frac{\mathrm{~\pi~}}{2} \right)$上单调递减,$g\left( x \right)=tanx$在$\left( 0,\frac{\mathrm{~\pi~}}{2} \right)$单调递增,

故当$cos \angle ADC$取得最小值时,$\text{tan} \angle ADC$取得最大值,

此时$sin \angle ADC=\sqrt{1-{cos}^{2} \angle ADC}=\frac{4}{5}$,$tan \angle ADC=\frac{4}{3}$.

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