本题导读
本题考查向量的模与运算,以及几何图形的覆盖与排列。
📌【题干】
Question
(2020年上海卷)已知 () 是平面内两两互不相等的向量,满足 ,且 (其中 ),则 的最大值是.
🔍【思路分析】
破题导航
- 几何转化:将向量看作平面上的点。设点 。
- 已知条件解析:
- 。
- 对于每一个 ,它到 的距离是 1 或 2,同时它到 的距离也是 1 或 2。
- 寻找 的位置: 必须位于以 为圆心、半径为 的两个圆上,同时位于以 为圆心、半径为 的两个圆上。 即 。
- 计算交点个数:
- 圆 与 的交点:,交点 2 个。
- 圆 与 的交点:,交点 1 个(外切点)。
- 圆 与 的交点:,交点 1 个(外切点)。
- 圆 与 的交点:,交点 2 个。
- 排除重复与限制:总交点数为 。但需注意题目要求“两两互不相等”,且 不能与 重合。
✅【答案】
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6
✍【详细解析】
Abstract
第一步:确定 可能存在的交点集合 设 坐标分别为 和 。 需满足: ,其中 。

第二步:分情况讨论交点
- : 交点为 ,共 2个。
- : 满足 ,两圆内切。交点在 延长线上,为 ,共 1个。
- : 同理,两圆内切。交点为 ,共 1个。
- : 满足 ,两圆相交。交点为 ,共 2个。
第三步:核对总数 目前的候选点总数为 。 检查这些点是否与 重合:
- 的坐标是 。它到自身的距离是 0(不属于 ),故 不在交点集里。
- 同理。 检查交点之间是否重合:上述四类情况的坐标均不相同。 故 的最大值为 6。
最终答案为:6
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 圆的方程与交点:此类题目的核心是圆的相交位置关系(相离、相切、相交)。
- 压轴特色:上海卷第 12 题常涉及“点集”和“距离”,需要通过代数计算严谨排除干扰点。
- 易错提示:如果 的距离变化,交点的个数会剧烈变动(例如变为外切或包含),本题 这个数值非常关键。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 结论的推广:
- 本题是平面上“两点距离约束”问题。如果在三维空间中,交点将变为交线(圆环), 将变为无穷。
- 方法的推广:
- 坐标系法是解决几何约束最强有力的工具。将抽象的向量模转化为具体的圆方程,能化直观想象为精确计算。
- 相关知识点:
- 阿波罗尼斯圆:虽然本题是定长圆,但距离比值固定的轨迹研究思路与之相似。
- 图论基础:这类点与边的距离关系也是离散数学中单位距离图研究的雏形。
🔗【关联脉络】
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