Question

已知實(shí)數(shù)a滿足0＜a＜2，直線l₁：ax-2y-2a+4=0和l₂：2x+a²y-2a²-4=0與兩坐標(biāo)軸圍成一個(gè)四邊形．
（1）求證：無(wú)論實(shí)數(shù)a如何變化，直線l₁、l₂必過(guò)定點(diǎn)．
（2）畫出直線l₁和l₂在平面坐標(biāo)系上的大致位置．
（3）求實(shí)數(shù)a取何值時(shí)，所圍成的四邊形面積最小？

Answer 1

證明：（1）由l₁：ax-2y-2a+4=0變形得
a（x-2）-2y+4=0
所以，當(dāng)x=2時(shí)，y=2
即直l₁過(guò)定點(diǎn)（2，2）
由l₂：2x+a²y-2a²-4=0變形得a²（y-2）+2x-4=0
所以當(dāng)y=2時(shí)，x=2
即直線l₂過(guò)定點(diǎn)（2，2）
（2）如圖：
（3）直線l₁與y軸交點(diǎn)為A（0，2-a），直線l₂與x軸交點(diǎn)為B（a²+2，0），如圖
由直線l₁：ax-2y-2a+4=0知，直線l₁也過(guò)定點(diǎn)C（2，2）
過(guò)C點(diǎn)作x軸垂線，垂足為D，于是
S_{四邊形AOBC}=S_梯形AODC+S_△BCD
=
=a²-a+4
∴當(dāng)a=時(shí)，S_{四過(guò)形AOBC}最小．
故當(dāng)a=時(shí)，所圍成的四邊形面積最小．
分析：（1）把所給的兩個(gè)直線的方程進(jìn)行整理，把含有字母a的部分都分開，提出a，得到一個(gè)直線的方程，把兩個(gè)方程聯(lián)立得到結(jié)果．
（2）根據(jù)所給的條件畫出直線的大致位置，如圖．
（3）求出直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)，把一個(gè)四邊形轉(zhuǎn)化成兩個(gè)三角形，根據(jù)底邊和高得到三角形的面積，表示出面積，根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)得到結(jié)果．
點(diǎn)評(píng)：本題考查過(guò)頂點(diǎn)的直線和四邊形的面積的最值，本題解題的關(guān)鍵是表示出面積，在立體幾何和解析幾何中，不論求什么圖形的面積一般都要表示出結(jié)果，再用函數(shù)的最值來(lái)求．