本题导读

本题考查平面向量/向量的数量积/坐标表示,以及解析几何/圆与方程/圆的标准方程。

📌【题干】

Question

(2018年上海卷)已知实数 满足:,,,则 的最大值为 .

🔍【思路分析】

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  1. 解析几何背景:设点 ,,则条件 和 表示点 都在单位圆 上。
  1. 确定 几何关系:条件 即向量数量积 。因为 ,由数量积定义得 ,即 。故 为边长为 的等边三角形。
  1. 目标函数几何化:

观察式子, 正好是点 到直线 的距离 。问题所求即为距离之和 的最大值。

  1. 寻找最值位置:线段 的长度固定为 。当线段 且位于圆心相对于 的另一侧时,距离之和达到最大。

✅【答案】

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✍【详细解析】

Abstract

第一步:几何背景识别

设置 ,,则 均在单位圆 上。由 得 ,线段 。设置 分别为 到直线 的距离。目标式为 。

第二步:利用中点转化

设线段 的中点为 。根据距离公式的性质,当 在直线 同侧时,,其中 为中点 到直线 的距离。

在单位圆中,弦 ,则圆心 到中点 的距离为:

即中点 的轨迹是以 为圆心,半径 的圆。

第三步:计算最大值

直线 到圆心 的距离为 。

中点 到直线 的距离最大值为:

此时 。

结论:当 且位于圆心另一侧时,等号成立。

答案:

💡 【考点总结与回顾】

  • 数形结合的尖端:将复杂的代数公式转化为“点到直线的距离”和“弦长固定”的几何模型,是解开本题的唯一捷径。
  • 模型转化:利用 将动点的距离之和转化为一个动点(中点)的距离问题。
  • 临界思维:在圆中,弦到直线的距离之和最大,通常发生在弦平行于直线且远离直线的极限位置。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:待补
  1. 核心方法:待补
  1. 避坑指南:待补

📖【试题探源与推广】

Tip

在笔记中可以记下这种“距离和”问题的通用模型:

  1. 向量定长/定角:若 夹角固定且模固定,则线段 长度固定,其中点到圆心的距离也固定。
  1. 距离和转中点:点 到直线 的距离之和,当 在直线同侧时,等效于线段 中点到该直线距离的两倍。
  1. 最大值锁定:利用中点轨迹(圆),结合圆心到直线的距离,可以快速锁定最大值。

🔗【关联脉络】

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