在 A B C 中, C A = a , C B = b,…——2022 高考数学第 14 题答案解析

2022_天津卷

2022 天津 第 14 题 解答题 区分题
2022_天津卷

14. 在 $\triangle A B C$ 中, $\overrightarrow { C A } = \overrightarrow { a } , \overrightarrow { C B } = \overrightarrow { b }$ ,D 是AC中点, ${ \overrightarrow { C B } } = 2 { \overrightarrow { B E } }$ ,试用 $\vec { a } , \vec { b }$ 表示 $\overrightarrow { D E }$ 为\_ \_,若${ \overrightarrow { A B } } \bot { \overrightarrow { D E } }$ ,则 $\angle A C B$ 的最大值为【答案】 ①. $\frac { 3 } { 2 } \vec { b } - \frac { 1 } { 2 } \vec { a }$ ②. $\frac { \pi } { 6 }$

参考答案

$\frac { 3 } { 2 } \vec { b } - \frac { 1 } { 2 } \vec { a } ~ ; ~ \frac { \pi } { 6 }$

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

【解析】

【分析】法一:根据向量的减法以及向量的数乘即可表示出 $\overrightarrow { D E }$ ,以 $\left\{ \vec { a } , \vec { b } \right\}$ 为基底,表示出 ${ \overrightarrow { A B } } , { \overrightarrow { D E } }$ ,由$A B \perp D E$ 可得 $3 \vec { b } ^ { 2 } + \vec { a } ^ { 2 } = 4 \vec { b } \cdot \vec { a }$ ,再根据向量夹角公式以及基本不等式即可求出

法二:以点E为原点建立平面直角坐标系,设 $E ( 0 , 0 ) , B ( 1 , 0 ) , C ( 3 , 0 ) , A ( x , y )$ ,由 $A B \perp D E$ 可得点A的轨迹为以M( 1,0)- 为圆心,以 $r = 2$ 为半径的圆,方程为 $( x + 1 ) ^ { 2 } + y ^ { 2 } = 4$ ,即可根据几何性质可知,当且仅当 $C A$ 与 $\odot M$ 相切时, $\angle C$ 最大,即求出

**方法一**:

=DE CE -CD 1 b 1 <sub>2</sub> <sub>a</sub> r <sub>,</sub> <sub>AB</sub> <sub>=</sub> <sub>CB - CA = b - a,</sub> <sub>AB ^ DE  (3b - a) × (b - a) = 0</sub>uuur uuur uuur r r uuur uuur r r r r <sub>,</sub>

$3 \vec { b } ^ { 2 } + \stackrel { } { a } ^ { 2 } = 4 \vec { a } \cdot \vec { b } \Rightarrow \cos \angle A C B = \frac { \vec { a } \cdot \vec { b } } { | \vec { a } | | \vec { b } | } = \frac { 3 \vec { b } ^ { 2 } + \stackrel { } { a } ^ { 2 } } { 4 | \vec { a } | | \vec { b } | } \geq \frac { 2 \sqrt { 3 } | \vec { a } | | \vec { b } | } { 4 | \vec { a } | | \vec { b } | } = \frac { \sqrt { 3 } } { 2 }$ ,当且仅当 $\left. \vec { a } \right. = \sqrt { 3 } \left. \vec { b } \right.$ 时取等号,而$0 < \angle A C B < \pi$ ,所以 $\angle A C B \in ( 0 , \frac { \pi } { 6 } ]$

故答案为: $\frac { 3 } { 2 } \vec { b } - \frac { 1 } { 2 } \vec { a } ~ ; ~ \frac { \pi } { 6 }$

**方法二**:如图所示,建立坐标系:

E B C A x y(0, 0), (1, 0), (3, 0), ( , ) , $\overrightarrow { D E } = ( - \frac { x + 3 } { 2 } , - \frac { y } { 2 } ) , \overrightarrow { A B } = ( 1 - x , - y )$

$\overrightarrow { D E } \perp \overrightarrow { A B } \Rightarrow ( \frac { x + 3 } { 2 } ) ( x - 1 ) + \frac { y ^ { 2 } } { 2 } = 0 \Rightarrow ( x + 1 ) ^ { 2 } + y ^ { 2 } = 4$ ,所以点A的轨迹是以M( 1,0)- 为圆心,以$r = 2$ 为半径的圆,当且仅当CA与eM相切时,ÐC最大,此时 $\sin C = \frac { r } { C M } = \frac { 2 } { 4 } = \frac { 1 } { 2 } , \angle C = \frac { \pi } { 6 }$ 故答案为: $\frac { 3 } { 2 } \vec { b } - \frac { 1 } { 2 } \vec { a } ~ ; ~ \frac { \pi } { 6 }$

✅ 来源:2022年 · 天津 · 2022_天津卷 · 第 14 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