已知平面向量 a , b , c , ( c ≠ 0 )…——2021 高考数学第 17 题答案解析

2021_浙江卷

2021 浙江 第 17 题 解答题 区分题
2021_浙江卷

17.

已知平面向量 $\stackrel { } { a } , \stackrel { } { b } , \stackrel { } { c } , ( \stackrel { } { c } \neq \stackrel { } { 0 } )$ 满足 $\left| { \vec { a } } \right| = 1 , \left| { \vec { b } } \right| = 2 , { \vec { a } } \cdot { \vec { b } } = 0 , \left( { \vec { a } } - { \vec { b } } \right) \cdot { \vec { c } } = 0$ .记向量 $\vec { d }$ 在 $\vec { a } , \vec { b }$ 方向上的投影分别为x,y, $\stackrel { } { d } - \stackrel { } { a }$ 在 $\vec { c }$ 方向上的投影为z,则 $x ^ { 2 } + y ^ { 2 } + z ^ { 2 }$ 的最小值为

参考答案

$\frac { 2 } { 5 }$

查看原卷 →
题目指纹

这道题真正考什么?

难度
区分题
先及格路线 · 高中数学 · 中等题

如果目标是先及格,这类题值得掌握。

用 3 道相关题确认基础和中等变式会到哪一步。

完整解析 · 逐步详解

【答案】 $\frac { 2 } { 5 }$

【解析】

【分析】设 $\vec { a } = ( 1 , 0 ) , \vec { b } = ( 0 , 2 ) , \vec { c } = ( m , n )$ ,由平面向量的知识可得 $2 x + y - \sqrt { 5 } z = 2$ ,再结合柯西不等式即可得解.

【详解】由题意,设 $\vec { a } = ( 1 , 0 ) , \vec { b } = ( 0 , 2 ) , \vec { c } = ( m , n )$

则 ${ \left( { \vec { a } } - { \vec { b } } \right) } \cdot { \vec { c } } = m - 2 n = 0$ ,即 $m = 2 n$

又向量 $\vec { d }$ 在 $\vec { a } , \vec { b }$ 方向上的投影分别为x,y,所以 $\stackrel { } { d } = ( x , y )$

所以 $\vec { d } - \vec { a }$ 在 $\vec { c }$ 方向上的投影 $z = \frac { ( \vec { d } - \vec { a } ) \cdot \vec { c } } { \vert \vec { c } \vert } { = } \frac { m \left( x - 1 \right) + n y } { \sqrt { m ^ { 2 } + n ^ { 2 } } } { = } \frac { 2 x - 2 + y } { \pm \sqrt { 5 } }$

即 $2 x + y \mp \sqrt { 5 } z = 2$

所以 $x ^ { 2 } + y ^ { 2 } + z ^ { 2 } = { \frac { 1 } { 1 0 } } { \bigg [ } 2 ^ { 2 } + 1 ^ { 2 } + { \Big ( } { \pm } { \sqrt { 5 } } { \Big ) } ^ { 2 } { \bigg ] } { \Big ( } x ^ { 2 } + y ^ { 2 } + z ^ { 2 } { \Big ) } \geq { \frac { 1 } { 1 0 } } { \Big ( } 2 x + y \mp { \sqrt { 5 } } z { \Big ) } ^ { 2 } = { \frac { 2 } { 5 } }$

当且仅当 $\left\{ \begin{array} { l } { \displaystyle \frac { x } { 2 } = \frac { y } { 1 } = \frac { z } { \mp \sqrt { 5 } } } \\ { \displaystyle 2 x + y \mp \sqrt { 5 } z = 2 } \end{array} \right.$ 即 $\left\{ \begin{array} { l } { \displaystyle x = \frac { 2 } { 5 } } \\ { \displaystyle y = \frac { 1 } { 5 } } \\ { \displaystyle z = \mp \frac { \sqrt { 5 } } { 5 } } \end{array} \right.$ 时,等号成立,

所以 $x ^ { 2 } + y ^ { 2 } + z ^ { 2 }$ 的最小值为 $\frac { 2 } { 5 }$

故答案为: $\frac { 2 } { 5 }$

【点睛】关键点点睛:

解决本题的关键是由平面向量的知识转化出 $x , y , z$ 之间的等量关系,再结合柯西不等式变形即可求得最小值.

✅ 来源:2021年 · 浙江 · 2021_浙江卷 · 第 17 题 · 本题已通过全部自动发布校验

同类专题与考点

返回上层