题目内容

如图△ABC为正三角形,边长为2,以点A为圆心,1为半径作圆,PQ为圆A的任意一条直径.
(1)若
CD
=
1
3
DB
,求|
AD
|

(2)求
BP
CQ
的最大值.
(3)判断B
P
•C
Q
-A
P
•C
B
的值是否会随点P的变化而变化,请说明理由.
分析:(1′)利用向量加法的三角形法则,将向量
AD
表示成:
AD
=
AC
+
1
4
CB
,再结合向量的模的性质求出它的模即可;
(2)先结合图形利用平面向量基本定理将向量
BP
CQ
分别用向量
BA
+
AP
CA
+
AQ
表示,再利用题中条件化成1+2cosθ,最后结合三角函数的性质求
BP
CQ
的最大值.
(3)将B
P
•C
Q
-A
P
•C
B
利用平面向量基本定理化简成:-|A
P
|2+A
B
•A
C
,再结合向量的数量积公式即可得出不会随点P的变化而变化,值为1.
解答:解:(1)∵
AD
=
AC
+
1
4
CB

|
AD
|=
(
AC
+
1
4
CB
)
2
=
13
4
=
13
2

(2)
BP
CQ
=(
BA
+
AP
)•(
CA
+
AQ
)=1+
AQ
(
BA
-
CA
)=1+
AQ
BC
 =1+2cosθ

(其中θ为
AQ
BC
的夹角)所以 θ=0时,(
BP
CQ
)
取最大值3.
(3)由于B
P
•C
Q
-A
P
•C
B
=(A
P
-A
B
)•(A
Q
-A
C
)-A
P
(A
B
-A
C
)
A
Q
=-A
P
B
P
•C
Q
-A
P
•C
B
=(A
P
-A
B
)•(-A
P
-A
C
)-A
P
(A
B
-A
C
)=-|A
P
|2+A
B
•A
C
.因为A
B
•A
C
=|A
B
|•|A
C
|cos∠BAC=2,|A
P
|2=1

所以B
P
•C
Q
-A
P
•C
B
=-|A
P
|2+A
B
•A
C
=1
,即B
P
•C
Q
-A
P
•C
B
不会随点P的变化而变化,值为1.
点评:本小题主要考查向量的模、最小值问题中的应用、平面向量数量积的运算等基础知识,考查运算求解能力,考查数形结合思想、化归与转化思想.属于基础题.
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