题目内容

如图所示,四边形ABCD是正方形,延长CD至E,使得DE=CD.若动点P从点A出发,沿正方形的边按逆时针方向运动一周回到A点,其中
AP
AB
AE
,有下列命题:
①满足λ+μ=2的点P必为BC的中点;
②λ+μ的最小值不存在;
③满足λ+μ=1的点P有且只有一个;
④λ+μ的最大值为3.
其中正确的命题序号是:
 
.(写出所有正确命题序号)
考点:平面向量的基本定理及其意义
专题:平面向量及应用
分析:如图所示,取AB=1.由于
AE
=
AD
+
DE
=
AD
-
AB
AP
AB
AE
,可得
AP
=(λ-μ)
AB
+μ
AD
=(λ-μ)(1,0)+μ(0,1)=(λ-μ,μ).由动点P从点A出发,沿正方形的边按逆时针方向运动一周回到A点,分类讨论即可得出.
解答: 解:如图所示,取AB=1.
AE
=
AD
+
DE
=
AD
-
AB
AP
AB
AE

AP
=(λ-μ)
AB
+μ
AD
=(λ-μ)(1,0)+μ(0,1)=(λ-μ,μ).
由动点P从点A出发,沿正方形的边按逆时针方向运动一周回到A点,
当P∈AB时,有0≤λ-μ≤1,μ=0,∴0≤λ≤1,0≤λ+μ≤1,
当P∈BC时,有λ-μ=1,0≤μ≤1,∴λ=μ+1,∴1≤λ≤2,
∴1≤λ+μ≤3,
当P∈CD时,有0≤λ-μ≤1,μ=1,∴μ≤λ≤μ+1,即1≤λ≤2,
∴2≤λ+μ≤3,
当P∈AD时,有λ-μ=0,0≤μ≤1,∴0≤λ≤1,∴0≤λ+μ≤2,
综上,0≤λ+μ≤3.
①取λ=μ=1满足λ+μ=2,此时
AP
=
AB
+
AE
=
AD
,因此点P不一定是BC的中点,不正确;
②当P取点A时,λ+μ取得最小值0,因此不正确;
③当点P取B或AD的中点时:满足λ+μ=1的点P不唯一,因此不正确;
④当点P取C点时,
λ-μ=1
μ=1
,解得λ=2,μ=1,λ+μ取得最大值为3.
综上可知:只有④正确.
故答案为:④.
点评:本题考查了向量的坐标运算、向量的三角形法则、分类讨论的思想方法,考查了推理能力和计算能力,属于难题.
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