题目内容

5.如图,在边长为2的正方形ABCD中,点Q边CD上一个动点,$\overrightarrow{CQ}$=λ$\overrightarrow{QD}$,点P为线段BQ(含端点)上一个动点,若λ=1,则$\overrightarrow{PA}$•$\overrightarrow{PD}$的取值范围为[$\frac{4}{5}$,4].

分析 建立坐标系,由题意利用坐标法求得$\overrightarrow{PA}$•$\overrightarrow{PD}$=5${(k-\frac{4}{5})}^{2}$+$\frac{4}{5}$,再利用二次函数的性质以及k∈[0,1],求得它的范围.

解答 解:以AB所在直线为x轴,以AD 所在直线为y轴,
建立如图所示的坐标系,
可得A(0,0)、B(2,0)、C(2,2)、D(0,2),
当λ=1时,点Q为线段CD的中点,Q(1,2).
由于点P(x,y)在线段BQ上,故$\overrightarrow{BP}$=k•$\overrightarrow{BQ}$,
即(x-2,y)=k(-1,2),k∈[0,1],
即 x-2=-k,且y=2k.
∵$\overrightarrow{PA}$•$\overrightarrow{PD}$=(-x,-y)•(-x,2-y)=x2-2y+y2 
=(2-k)2-4k+4k2=5k2-8k+4=5${(k-\frac{4}{5})}^{2}$+$\frac{4}{5}$,
故当k=0时,$\overrightarrow{PA}•\overrightarrow{PD}$取得最大值为4,当 k=$\frac{4}{5}$时,$\overrightarrow{PA}•\overrightarrow{PD}$取得最小值为$\frac{4}{5}$,
故$\overrightarrow{PA}•\overrightarrow{PD}$的范围是[$\frac{4}{5}$,4],
故答案为:[$\frac{4}{5}$,4].

点评 本题主要考查两个向量的数量积公式,两个向量坐标形式的运算法则的应用,二次函数的性质,属于中档题.

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