专题地图 › 向量的数量积与几何意义
2024 年上海预赛
F3填空题向量的数量积与几何意义
已知 a,b,c 是同一平面上的 3 个向量,满足
∣a∣=3,∣b∣=22,a⋅b=−6,
且向量 c−a 与 c−b 的夹角为 4π。则 ∣c∣ 的最大值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
解析
思路
固定弦 AB 对动点 C 所张角为 45∘,故 C 在两条定圆弧上。
解答
取 a=(3,0),b=(−2,2),满足全部已知条件,且 AB=29。弦 AB 所张圆周角为 45∘ 的圆半径为
R=229=258.
两圆心由弦中点加减垂直平分线上的距离 29/2 得到,可取
Q1=(−21,−23),Q2=(23,27).
其中 ∣OQ2∣=58/2=R。圆 Q2 上离原点最远的点位于符合 45∘ 圆周角的圆弧上,故
∣c∣max=∣OQ2∣+R=58.
另一圆给出的最大距离更小。
复核
圆 Q2 经过原点,而 ∠AOB=135∘,所以原点在小弧上;其对径远点在大弧上,确对应 45∘ 而非 135∘。
方法总结
两个差向量的夹角可转化为定弦圆周角;求第三向量模长就是求这些圆弧上的点到原点的最远距离。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
把两差向量夹角转成固定弦圆周角,比较两圆并验证最远点落在45度对应圆弧。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:建直角坐标系解几何题、圆或球上点的距离范围
专题卡:向量端点的轨迹:垂直是圆,距离和用反射