题目内容

16.如图所示,ABCD是以原点O为中心、边长为2的正方形,M点坐标为(-4,3),当正方形在满足上述条件下转动时,$\overrightarrow{MC}•\overrightarrow{MD}$的取值范围是[15,35].

分析 由题意可设$\overrightarrow{OC}$+$\overrightarrow{OD}$、$\overrightarrow{MO}$的夹角为θ,则$\overrightarrow{MC}$•$\overrightarrow{MD}$=($\overrightarrow{MO}$+$\overrightarrow{OC}$)•($\overrightarrow{MO}$+$\overrightarrow{OD}$)=$\overrightarrow{MO}$2+($\overrightarrow{OC}$+$\overrightarrow{OD}$)•$\overrightarrow{MO}$+$\overrightarrow{OC}$•$\overrightarrow{OD}$,再由$\overrightarrow{OC}$⊥$\overrightarrow{OD}$及$\overrightarrow{MO}$2=25,|$\overrightarrow{OC}$+$\overrightarrow{OD}$|=2,代入即可得到25+10cosθ,由余弦函数的值域,即可得到所求范围.

解答 解:记$\overrightarrow{OC}$+$\overrightarrow{OD}$、$\overrightarrow{MO}$的夹角为θ,
则$\overrightarrow{MC}$•$\overrightarrow{MD}$=($\overrightarrow{MO}$+$\overrightarrow{OC}$)•($\overrightarrow{MO}$+$\overrightarrow{OD}$)=$\overrightarrow{MO}$2+($\overrightarrow{OC}$+$\overrightarrow{OD}$)•$\overrightarrow{MO}$+$\overrightarrow{OC}$•$\overrightarrow{OD}$,
由$\overrightarrow{OC}$⊥$\overrightarrow{OD}$及$\overrightarrow{MO}$2=25,|$\overrightarrow{OC}$+$\overrightarrow{OD}$|=2,
则$\overrightarrow{MC}$•$\overrightarrow{MD}$=25+|$\overrightarrow{OC}$+$\overrightarrow{OD}$|•|$\overrightarrow{MO}$|•cosθ=25+10cosθ,
由-1≤cosθ≤1,可得$\overrightarrow{MC}•\overrightarrow{MD}$的最小值为25-10=15;
最大值为25+10=35.
则$\overrightarrow{MC}•\overrightarrow{MD}$的取值范围是[15,35].
故答案为:[15,35].

点评 本题考查向量的数量积的定义和性质:向量的平方即为模的平方,同时考查余弦函数的值域,考查运算能力,属于中档题.

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