(5分)已知圆 O 的半径为 1, PA、 ~PB 为该圆…——2010 高考数学第 11 题答案解析

2010_旧全国 I 卷 (2010·理)

2010 全国 第 11 题 单选题 区分题
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11.(5分)已知圆 O 的半径为 $1, \mathrm{PA} , \mathrm{~PB}$ 为该圆的两条切线, $\mathrm{A} , \mathrm{~B}$ 为两切点,那么 $\overrightarrow{\mathrm{PA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{PB}}$ 的最小值为()

A. $-4+\sqrt{2}$
B. $-3+\sqrt{2}$
C. $-4+2 \sqrt{2}$
D. $-3+2 \sqrt{2}$
参考答案D

完整解析 · 逐步详解

【考点】90:平面向量数量积的性质及其运算;JF:圆方程的综合应用.
【专题】5C:向量与圆锥曲线.
【分析】要求 $\overrightarrow{\mathrm{PA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{PB}}$ 的最小值,我们可以根据已知中,圆 O 的半径为 $1, \mathrm{PA} , \mathrm{~PB}$

为该圆的两条切线, $\mathrm{A} , \mathrm{~B}$ 为两切点,结合切线长定理,设出 $\mathrm{PA}, \mathrm{PB}$ 的长度和夹角,并将 $\overrightarrow{\mathrm{PA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{PB}}$ 表示成一个关于 x 的函数,然后根据求函数最值的办法,进行解答。

【解答】解:如图所示:设 $O P=x(x>0)$ ,
则 $P A=P B=\sqrt{x^{2}-1}$ ,

$\angle \mathrm{APO}=\alpha$ ,则 $\angle \mathrm{APB}=2 \alpha$ ,
$\sin \alpha=\frac{1}{\mathrm{x}}$,
$\overrightarrow{\mathrm{PA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{PB}}=|\overrightarrow{\mathrm{PA}}| \cdot|\overrightarrow{\mathrm{PB}}| \cos 2 \alpha$
$=\sqrt{x^{2}-1} \times \sqrt{x^{2}-1}\left(1-2 \sin ^{2} \alpha\right)$
$=\left(x^{2}-1\right)\left(1-\frac{2}{x^{2}}\right)=\frac{x^{4}-3 x^{2}+2}{x^{2}}$
$=x^{2}+\frac{2}{x^{2}}-3 \geq 2 \sqrt{2}-3$ ,
∴ 当且仅当 $\mathrm{x}^{2}=\sqrt{2}$ 时取"$=$",故 $\overrightarrow{\mathrm{PA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{PB}}$ 的最小值为 $2 \sqrt{2}-3$ .
故选:D.

【点评】本小题主要考查向量的数量积运算与圆的切线长定理,着重考查最值的求法--判别式法,同时也考查了考生综合运用数学知识解题的能力及运算能力。

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