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本页 25 题去组卷
10平面向量★★★★★
在平面内,定点 AA,BB,CC,DD 满足 ∣DA→∣=∣DB→∣=∣DC→∣\left|\overrightarrow{DA}\right|=\left|\overrightarrow{DB}\right|=\left|\overrightarrow{DC}\right|,且 DA→⋅DB→=DB→⋅DC→=DC→⋅DA→=−2\overrightarrow{DA}\cdot\overrightarrow{DB}=\overrightarrow{DB}\cdot\overrightarrow{DC}=\overrightarrow{DC}\cdot\overrightarrow{DA}=-2,动点 PP,MM 满足 ∣AP→∣=1\left|\overrightarrow{AP}\right|=1,PM→=MC→\overrightarrow{PM}=\overrightarrow{MC},则 ∣BM→∣2\left|\overrightarrow{BM}\right|^2 的最大值是( )
\begin{solution} 令 u=DA→\boldsymbol{u}=\overrightarrow{DA},v=DB→\boldsymbol{v}=\overrightarrow{DB},w=DC→\boldsymbol{w}=\overrightarrow{DC},并设 ∣u∣2=∣v∣2=∣w∣2=r2|\boldsymbol{u}|^2=|\boldsymbol{v}|^2=|\boldsymbol{w}|^2=r^2.三个向量共面,故其 Gram 行列式为零:
det⁡(r2−2−2−2r2−2−2−2r2)=(r2−4)(r2+2)2=0\det\begin{pmatrix}r^2&-2&-2\\-2&r^2&-2\\-2&-2&r^2\end{pmatrix}=(r^2-4)(r^2+2)^2=0
因 r2>0r^2>0,故 r2=4r^2=4.又
∣u+v+w∣2=3r2+2(−2−2−2)=0|\boldsymbol{u}+\boldsymbol{v}+\boldsymbol{w}|^2=3r^2+2(-2-2-2)=0
所以 u+v+w=\bs0\boldsymbol{u}+\boldsymbol{v}+\boldsymbol{w}=\bs0.
设 z=AP→\boldsymbol{z}=\overrightarrow{AP},则 ∣z∣=1|\boldsymbol{z}|=1,且由于 MM 是 PCPC 的中点,
BM→=u+z+w2−v=z−3v2\overrightarrow{BM}=\frac{\boldsymbol{u}+\boldsymbol{z}+\boldsymbol{w}}{2}-\boldsymbol{v}=\frac{\boldsymbol{z}-3\boldsymbol{v}}{2}
于是
∣BM→∣2=14(∣z∣2+9∣v∣2−6z⋅v)=14(37−6z⋅v)|\overrightarrow{BM}|^2=\frac14\left(|\boldsymbol{z}|^2+9|\boldsymbol{v}|^2-6\boldsymbol{z}\cdot\boldsymbol{v}\right)=\frac14(37-6\boldsymbol{z}\cdot\boldsymbol{v})
由 z⋅v≥−∣z∣∣v∣=−2\boldsymbol{z}\cdot\boldsymbol{v}\geq-|\boldsymbol{z}||\boldsymbol{v}|=-2,得
∣BM→∣2≤37+124=494|\overrightarrow{BM}|^2\leq\frac{37+12}{4}=\frac{49}{4}
当 z\boldsymbol{z} 与 v\boldsymbol{v} 反向时取等号,所以最大值为 494\dfrac{49}{4},选 B. \end{solution}
A.
434\dfrac{43}{4}
B.
494\dfrac{49}{4}
C.
37+634\dfrac{37+6\sqrt3}{4}
D.
37+2334\dfrac{37+2\sqrt{33}}{4}

2016 · 四川 · 理 · 第 10 题 · 选择题

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15平面向量★★★★★
已知两个不相等的非零向量 a\boldsymbol{a},b\boldsymbol{b},两组向量 x1\boldsymbol{x}_{1},x2\boldsymbol{x}_{2},x3\boldsymbol{x}_{3},x4\boldsymbol{x}_{4},x5\boldsymbol{x}_{5} 和 y1\boldsymbol{y}_{1},y2\boldsymbol{y}_{2},y3\boldsymbol{y}_{3},y4\boldsymbol{y}_{4},y5\boldsymbol{y}_{5} 均由 2 个 a\boldsymbol{a} 和 3 个 b\boldsymbol{b} 排列而成,记 S=x1⋅y1+x2⋅y2+x3⋅y3+x4⋅y4+x5⋅y5S = \boldsymbol{x}_{1} \cdot \boldsymbol{y}_{1} + \boldsymbol{x}_{2} \cdot \boldsymbol{y}_{2} + \boldsymbol{x}_{3} \cdot \boldsymbol{y}_{3} + \boldsymbol{x}_{4} \cdot \boldsymbol{y}_{4} + \boldsymbol{x}_{5} \cdot \boldsymbol{y}_{5}. Smin⁡S_{\min} 表示 SS 所有可能取值中的最小值. 则下列命题正确的是______. (写出所有正确命题的编号)
① SS 有 5 个不同的值; ② 若 a⊥b\boldsymbol{a} \perp \boldsymbol{b},则 Smin⁡S_{\min} 与 ∣a∣|\boldsymbol{a}| 无关; ③ 若 a∥b\boldsymbol{a} \parallel \boldsymbol{b},则 Smin⁡S_{\min} 与 ∣b∣|\boldsymbol{b}| 无关; ④ 若 ∣b∣>4∣a∣|\boldsymbol{b}| > 4|\boldsymbol{a}|,则 Smin⁡>0S_{\min} > 0; ⑤ 若 ∣b∣=2∣a∣|\boldsymbol{b}| = 2|\boldsymbol{a}|,Smin⁡=8∣a∣2S_{\min} = 8|\boldsymbol{a}|^2,则 a\boldsymbol{a} 与 b\boldsymbol{b} 的夹角为 π4\frac{\pi}{4}.
\begin{solution} 把每个向量的五个分量看作五个位置. 设 MM 是所有五对 (xi,yi)(\boldsymbol{x}_i,\boldsymbol{y}_i) 中两个对应分量同时为 a\boldsymbol{a} 的位置总数. 因为五个 xi\boldsymbol{x}_i 中共有 1010 个 a\boldsymbol{a} 分量,所以在 xi\boldsymbol{x}_i 中为 a\boldsymbol{a}、而在 yi\boldsymbol{y}_i 中为 b\boldsymbol{b} 的位置共有 10−M10-M 个;同理,在 xi\boldsymbol{x}_i 中为 b\boldsymbol{b}、而在 yi\boldsymbol{y}_i 中为 a\boldsymbol{a} 的位置也有 10−M10-M 个. 再由五对向量共有 2525 个对应位置,两个分量均为 b\boldsymbol{b} 的位置数为 5+M5+M.
因此 S=M∣a∣2+2(10−M)a⋅b+(5+M)∣b∣2=5∣b∣2+20a⋅b+M∣a−b∣2S=M\lvert\boldsymbol{a}\rvert^{2}+2(10-M)\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}+(5+M)\lvert\boldsymbol{b}\rvert^{2}=5\lvert\boldsymbol{b}\rvert^{2}+20\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}+M\lvert\boldsymbol{a}-\boldsymbol{b}\rvert^{2}. 因 a≠b\boldsymbol{a}\neq\boldsymbol{b},有 ∣a−b∣2>0\lvert\boldsymbol{a}-\boldsymbol{b}\rvert^{2}>0. 每一对向量中两个 a\boldsymbol{a} 的位置交集可有 00,11,22 个;五对向量的排列彼此独立,因此取若干对使交集分别为 22,至多再取一对使交集为 11,其余取 00,即可使总数 MM 取得 00 到 1010 的每一个整数. 因而 SS 实际有 1111 个不同的值,命题 \circled1\circled{1} 错误,且 Smin⁡=5∣b∣2+20a⋅bS_{\min}=5\lvert\boldsymbol{b}\rvert^{2}+20\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}.
若 a⊥b\boldsymbol{a}\perp\boldsymbol{b},则 Smin⁡=5∣b∣2S_{\min}=5\lvert\boldsymbol{b}\rvert^{2},与 ∣a∣\lvert\boldsymbol{a}\rvert 无关,命题 \circled2\circled{2} 正确. 若 a∥b\boldsymbol{a}\parallel\boldsymbol{b},则 a⋅b=±∣a∣∣b∣\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}=\pm\lvert\boldsymbol{a}\rvert\lvert\boldsymbol{b}\rvert,所得 Smin⁡=5∣b∣2±20∣a∣∣b∣S_{\min}=5\lvert\boldsymbol{b}\rvert^{2}\pm20\lvert\boldsymbol{a}\rvert\lvert\boldsymbol{b}\rvert 仍与 ∣b∣\lvert\boldsymbol{b}\rvert 有关,命题 \circled3\circled{3} 错误. 若 ∣b∣>4∣a∣\lvert\boldsymbol{b}\rvert>4\lvert\boldsymbol{a}\rvert,由柯西不等式得 Smin⁡⩾5∣b∣2−20∣a∣∣b∣=5∣b∣(∣b∣−4∣a∣)>0S_{\min}\geqslant5\lvert\boldsymbol{b}\rvert^{2}-20\lvert\boldsymbol{a}\rvert\lvert\boldsymbol{b}\rvert=5\lvert\boldsymbol{b}\rvert(\lvert\boldsymbol{b}\rvert-4\lvert\boldsymbol{a}\rvert)>0,命题 \circled4\circled{4} 正确. 若 ∣b∣=2∣a∣\lvert\boldsymbol{b}\rvert=2\lvert\boldsymbol{a}\rvert 且 Smin⁡=8∣a∣2S_{\min}=8\lvert\boldsymbol{a}\rvert^{2},则 a⋅b=−35∣a∣2\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}=-\dfrac35\lvert\boldsymbol{a}\rvert^{2},从而夹角余弦为 −310-\dfrac{3}{10},不等于 cos⁡π4\cos\dfrac{\pi}{4},命题 \circled5\circled{5} 错误. 所以正确命题的编号为 \circled2\circled{2}\circled4\circled{4},故填 \circled2\circled4\circled{2}\circled{4}. \end{solution}

2014 · 安徽 · 理 · 第 15 题 · 填空题

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18平面向量★★★★★
在边长为 11 的正六边形 ABCDEFABCDEF 中,记以 AA 为起点,其余顶点为终点的向量分别为 a1\boldsymbol{a}_1,a2\boldsymbol{a}_2,a3\boldsymbol{a}_3,a4\boldsymbol{a}_4,a5\boldsymbol{a}_5;以 DD 为起点,其余顶点为终点的向量分别为 d1\boldsymbol{d}_1,d2\boldsymbol{d}_2,d3\boldsymbol{d}_3,d4\boldsymbol{d}_4,d5\boldsymbol{d}_5. 若 mm,MM 分别为 (ai+aj+ak)⋅(dr+ds+dt)(\boldsymbol{a}_i+\boldsymbol{a}_j+\boldsymbol{a}_k)\cdot(\boldsymbol{d}_r+\boldsymbol{d}_s+\boldsymbol{d}_t) 的最小值,最大值,其中 {i,j,k}⊆{1,2,3,4,5}\{i,j,k\}\subseteq\{1,2,3,4,5\},{r,s,t}⊆{1,2,3,4,5}\{r,s,t\}\subseteq\{1,2,3,4,5\},则 mm,MM 满足( )
\begin{answer} D \end{answer}
\begin{solution} 取正六边形外接圆圆心为原点,令 A=(1,0)A=(1,0), B=(12,32)\ B=\left(\frac12,\frac{\sqrt3}{2}\right), C=(−12,32)\ C=\left(-\frac12,\frac{\sqrt3}{2}\right), D=(−1,0)\ D=(-1,0) 并按顺序取 EE,FF. 则从 AA 出发的五个向量的 xx 分量为 −12-\frac12,−32-\frac32,−2-2,−32-\frac32,−12-\frac12 从 DD 出发的五个向量的 xx 分量为 22,32\frac32,12\frac12,12\frac12,32\frac32. 任取其中三个,前一组向量和的 xx 分量不大于
−12−12−32=−52-\frac12-\frac12-\frac32=-\frac52
后一组向量和的 xx 分量不小于
12+12+32=52\frac12+\frac12+\frac32=\frac52
两组向量的 yy 分量分别由两个 32\frac{\sqrt3}{2}、两个 −32-\frac{\sqrt3}{2} 和一个 00 中任取三个相加,故各自绝对值不超过 3\sqrt3. 设两组和分别为 (X,Y)(X,Y)、(U,V)(U,V),则 XU⩽−254XU\leqslant-\frac{25}{4},YV⩽∣Y∣∣V∣⩽3YV\leqslant|Y||V|\leqslant3. 所以任意一个题设点积均满足
(X,Y)⋅(U,V)=XU+YV⩽−254+3=−134<0(X,Y)\cdot(U,V)=XU+YV\leqslant-\frac{25}{4}+3=-\frac{13}{4}<0
因此其最大值 M<0M<0,最小值自然也满足 m<0m<0,故选 D. \end{solution}
A.
m=0m=0,M>0M>0
B.
m<0m<0,M>0M>0
C.
m<0m<0,M=0M=0
D.
m<0m<0,M<0M<0

2013 · 上海 · 理 · 第 18 题 · 选择题

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21数列★★★★★
在直角坐标平面 xOyxOy 上的一列点 A1(1,a1)A_1(1,a_1),A2(2,a2)A_2(2,a_2),⋯\cdots,An(n,an)A_n(n,a_n),⋯\cdots,简记为 {An}\{A_n\}. 若由 bn=AnAn+1→⋅jb_n=\overrightarrow{A_nA_{n+1}}\cdot\boldsymbol{j} 构成的数列 {bn}\{b_n\} 满足 bn+1>bnb_{n+1}>b_n,n=1n=1,22,33,⋯\cdots,其中 j\boldsymbol{j} 为方向与 yy 轴正方向相同的单位向量,则称 {An}\{A_n\} 为 TT 点列.
(1) 判断 A1(1,1)A_1(1,1),A2(2,12)A_2\left(2,\frac{1}{2}\right),A3(3,13)A_3\left(3,\frac{1}{3}\right),⋯\cdots,An(n,1n)A_n\left(n,\frac{1}{n}\right),⋯\cdots,是否为 TT 点列,并说明理由; (2) 若 {An}\{A_n\} 为 TT 点列,且点 A2A_2 在点 A1A_1 的右上方. 任取其中连续三点 AkA_k,Ak+1A_{k+1},Ak+2A_{k+2},判断 △AkAk+1Ak+2\triangle A_kA_{k+1}A_{k+2} 的形状(锐角三角形,直角三角形,钝角三角形),并予以证明; (3) 若 {An}\{A_n\} 为 TT 点列,正整数 1⩽m<n<p<q1\leqslant m<n<p<q 满足 m+q=n+pm+q=n+p,求证:AnAq→⋅j>AmAp→⋅j\overrightarrow{A_nA_q}\cdot\boldsymbol{j}>\overrightarrow{A_mA_p}\cdot\boldsymbol{j}.

2008 · 上海 · 春季 · 第 21 题 · 解答题

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