解上述绝对值方程,并利用“原点在底边上”确定唯一解。
详细展开:
方程 1−kk+1=±7+k7k−1
情形 1:取正号
1−kk+1=7+k7k−1
(k+1)(7+k)=(7k−1)(1−k)
7k+k2+7+k=7k−7k2−1+k
k2+8k+7=−7k2+8k−1
8k2+8=0⟹k2=−1
无实数解。这说明两腰夹角的平分线斜率不存在实数解?不对,这意味着取正号对应的情形在实数范围内无解,或者说我移项有误?
检查:(7k−1)(1−k)=7k−7k2−1+k=−7k2+8k−1。正确。
左边 k2+8k+7。正确。
k2+8k+7=−7k2+8k−1⟹8k2=−8。确实无解。
这表明与两腰夹角相等的直线中,有一条斜率不存在(垂直)?或者我的公式应用有误?
让我们重新审视:k1=−1,k2=1/7。
tanθ1=−1,tanθ2=1/7。
两直线夹角 α。tanα=∣1+(−1)(1/7)−1−1/7∣=∣6/7−8/7∣=34。
底边与腰的夹角为 β。在等腰三角形中,底角 β 满足 2β+顶角=180∘。这路径复杂。
回到方程:
情形 2:取负号
1−kk+1=−7+k7k−1=7+k1−7k
(k+1)(7+k)=(1−7k)(1−k)
k2+8k+7=1−k−7k+7k2
k2+8k+7=7k2−8k+1
6k2−16k−6=0
3k2−8k−3=0
(3k+1)(k−3)=0
解得 k=3 或 k=−31。
这两个解分别对应底边所在直线和顶角平分线(高)所在直线。因为底边与高垂直,斜率乘积应为 −1。3×(−31)=−1。符合。
现在需要判断哪一个是底边。
题目条件:原点在底边上。
这意味着底边所在直线经过原点 (0,0)。
底边直线方程为 y=kx。
我们需要确定顶点 A(49,−41) 到底边的距离,或者更简单地:
等腰三角形顶点 A 不在底边上。底边是 BC。
如果 k=3,直线为 3x−y=0。点 A(49,−41) 代入:3(49)−(−41)=428=7=0。A 不在直线上,合理。
如果 k=−31,直线为 x+3y=0。点 A 代入:49+3(−41)=46=0。A 也不在直线上。
如何区分?
几何意义:k=3 和 k=−1/3 中,一个是底边,一个是高。
高经过顶点 A。底边不经过顶点 A。
等等,刚才的推导中,k 是“与两腰成等角的直线”。这样的直线有两条:一条是内角平分线(即高,经过顶点),一条是外角平分线(平行于底边?不,是与底边重合的直线?不,是与底边平行的直线?)。
实际上,与两相交直线成等角的直线有两条,它们互相垂直。其中一条是角平分线。另一条也是角平分线(邻补角的)。
在等腰三角形中,顶角的内角平分线垂直于底边。所以,**高的斜率**和**底边的斜率**就是这两个解。
我们需要判断哪条线经过原点?
题目说“原点在底边上”。
这意味着底边直线 Lbase 过原点。
而高 Lheight 过顶点 A(49,−41)。
我们可以计算过顶点 A 且斜率为 k 的直线,看哪个 k 使得该直线**不**经过原点?不,高一定经过顶点。底边一定**不**经过顶点。
但这不能帮我们选 k,因为两个 k 对应的直线都不经过 A(除非我们强制直线过 A)。
正确的逻辑:
解出的两个 k 值,k1=3,k2=−1/3。
对应的直线族方向确定了。具体的直线位置由“过原点”或“过顶点”确定。
底边 Lbase 过原点,斜率为 kbase。
高 Lheight 过顶点 A,斜率为 kheight。
且 kbase⋅kheight=−1。
我们只需要验证:若底边斜率为 3,则高斜率为 −1/3。高过 A(49,−41),方程为 y−(−41)=−31(x−49)。
若底边斜率为 −1/3,则高斜率为 3。高过 A,方程为 y−(−41)=3(x−49)。
有没有其他约束?
“原点在等腰三角形的底边上”。
这意味着原点 O 必须位于线段 BC 上,或者至少在直线 BC 上。题目通常指直线。如果是线段,需进一步验证 O 是否在 B,C 之间。
但在选择题中,通常只需确定直线斜率。
让我们检查是否存在几何构型矛盾。
两腰交点 A(2.25,−0.25) 在第一象限偏下?不,第四象限。
l1:x+y=2. x截距2, y截距2.
l2:x−7y=4. x截距4, y截距-4/7.
顶点 A 在第四象限。
原点 O(0,0)。
如果底边斜率 k=3,直线 y=3x。过一、三象限。
如果底边斜率 k=−1/3,直线 y=−x/3。过二、四象限。
顶点 A 在第四象限。高从 A 发出。
如果高斜率 −1/3,高指向左上方(第二象限方向)或右下方。A(2.25,−0.25)。向量 (−1,1/3)。往回走会经过原点吗?
高方程:y+0.25=−1/3(x−2.25)⟹3y+0.75=−x+2.25⟹x+3y=1.5。
原点 (0,0) 代入 0=1.5。高不过原点。正常。
底边方程:y=3xhtmlDatatutor−start=8,tutor−end=23implies3x−y=0。
原点在其上。正常。
如果高斜率 3,高方程:y+0.25=3(x−2.25)⟹y=3x−6.75−0.25=3x−7。
底边方程:y=−1/3x⟹x+3y=0。
原点在底边上。正常。
那么哪一个是对的?
我们需要看“等腰三角形”的存在性。即底边必须与两腰都相交,且交点 B,C 与 A 构成三角形。
更重要的是,原点必须在“底边”上。通常隐含原点在三角形内部或边界。如果原点在底边直线上,且在三角形外部(例如延长线上),是否还叫“在底边上”?通常“在底边上”指线段。但即使指直线,我们也需排除不合理解。
考察 k=3 (底边 3x−y=0) 和 k=−1/3 (底边 x+3y=0)。
两腰围成的区域包含原点吗?
l1:x+y−2<0 (原点侧)
l2:x−7y−4<0 (原点侧: 0−0−4<0)
顶点 A 处 x+y−2=0,x−7y−4=0。
三角形区域由 l1,l2 和底边围成。
让我们计算底边与两腰的交点 B,C。
Case 1: 底边 y=3x。
交 l1(x+y=2): x+3x=2⟹4x=2⟹x=0.5,y=1.5。点 B(0.5,1.5)。
交 l2(x−7y=4): x−21x=4⟹−20x=4⟹x=−0.2,y=−0.6。点 C(−0.2,−0.6)。
原点 O(0,0) 是否在线段 BC 上?
xB=0.5,xC=−0.2。0 在 [−0.2,0.5] 之间。是的,原点在线段 BC 上。
此解有效。
Case 2: 底边 y=−1/3x。
交 l1(x+y=2): x−x/3=2⟹2x/3=2⟹x=3,y=−1。点 B′(3,−1)。
交 l2(x−7y=4): x−7(−x/3)=4⟹x+7x/3=4⟹10x/3=4⟹x=1.2,y=−0.4。点 C′(1.2,−0.4)。
原点 O(0,0) 是否在线段 B′C′ 上?
xB′=3,xC′=1.2。0 不在 [1.2,3] 之间。原点在线段 B′C′ 的延长线上。
虽然原点在底边“直线”上,但通常“在底边上”指线段。即便指直线,对比选项,3 和 −1/3 都在选项中吗?
选项:(A) 3, (B) 2, (C) -1/3, (D) -1/2。
两个解都在选项中!这就必须用“线段”这一隐含条件来排除。
因为原点在线段 BC 上,所以 k=3 是正确答案。