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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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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

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