题目内容

8.若等边三角形ABC的边长为2,N为AB的中点,且AB上一点M满足$\overrightarrow{CM}$=x$\overrightarrow{CA}$+y$\overrightarrow{CB}$,则当$\frac{1}{x}$+$\frac{4}{y}$取最小值时,$\overrightarrow{CM}$•$\overrightarrow{CN}$=(  )
A.6B.5C.4D.3

分析 可画出图形,并由条件可知x>0,y>0,并可得出x+y=1,从而得到$\frac{1}{x}+\frac{4}{y}=\frac{x+y}{x}+\frac{4(x+y)}{y}$,由基本不等式便可得出$\frac{1}{x}+\frac{4}{y}$的最小值,以及对应的x,y值,从而用$\overrightarrow{CA},\overrightarrow{CB}$表示出$\overrightarrow{CM}$,而$\overrightarrow{CN}=\frac{1}{2}(\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{CB})$,这样根据△ABC为等边三角形即可进行向量数量积的运算,从而求出$\overrightarrow{CM}•\overrightarrow{CN}$的值.

解答 解:如图,可知,x>0,y>0;

∵M,A,B三点共线,且$\overrightarrow{CM}=x\overrightarrow{CA}+y\overrightarrow{CB}$;
∴x+y=1;
∴$\frac{1}{x}+\frac{4}{y}=\frac{x+y}{x}+\frac{4(x+y)}{y}$
=$1+\frac{y}{x}+\frac{4x}{y}+4$
≥1+4+4,当$\frac{y}{x}=\frac{4x}{y}$,即y=2x时取“=”,即$\frac{1}{x}+\frac{4}{y}$取最小值;
此时x=$\frac{1}{3}$,$y=\frac{2}{3}$;
∵N是AB的中点;
∴$\overrightarrow{CM}•\overrightarrow{CN}=(\frac{1}{3}\overrightarrow{CA}+\frac{2}{3}\overrightarrow{CB})•$$[\frac{1}{2}(\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{CB})]$
=$\frac{1}{2}(\frac{1}{3}{\overrightarrow{CA}}^{2}+\overrightarrow{CA}•\overrightarrow{CB}+\frac{2}{3}{\overrightarrow{CB}}^{2})$
=$\frac{1}{2}(\frac{4}{3}+2+\frac{8}{3})$
=3.
故选:D.

点评 考查向量加法的平行四边形法则,三点A,B,C共线的充要条件:$\overrightarrow{OC}=x\overrightarrow{OA}+y\overrightarrow{OB}$,且x+y=1,基本不等式的运用,注意基本不等式等号成立的条件,向量数量积的运算及计算公式.

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