专题地图 › 向量的数量积与几何意义
2012 年中科大少年班初试 · 第 4 题
F2选择题向量的数量积与几何意义
向量a=e,∣e∣=1。若对任意t∈R,都有∣a−te∣≥∣a+e∣,则( )。
A. a⊥e B. a⊥(a+e)
C. e⊥(a+e) D. (a+e)⊥(a−e)
解析
提示
对所有实参数成立的模不等式,可以先对左端求最小值。
思路
配方后,条件会迫使一个数量积恰取固定值,再逐项检查选项。
解答
记 q=a⋅e,∣e∣=1。则
∣a−te∣2=(t−q)2+∣a∣2−q2.
左端最小平方为 ∣a∣2−q2。原条件对所有 t 成立,故
∣a∣2−q2≥∣a+e∣2=∣a∣2+1+2q.
于是 (q+1)2≤0,只能 q=−1。因此
e⋅(a+e)=q+1=0,
必有 e⊥(a+e),选 C。 反过来,q=−1 时两边平方之差为 (t+1)2≥0,确满足全称条件。
复核
A不成立,因为 a⋅e=−1。为同时检验B、D,取 e=(1,0),a=(−1,1);它满足原全称条件且 a=e,但 a⋅(a+e)=1、(a+e)⋅(a−e)=1,B、D均不必成立。
方法总结
全称一元参数的范数约束常能用配方化成投影距离。得到必要条件后再验证充分性,并用同一个合法反例排除不必成立的选项。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
对t直接配方求最小值,或读成垂足定义。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:柯西不等式与投影
专题卡:数量积:选好出发点,展开后用已知的量、正交分解和投影:把向量拆成平行和垂直两部分