每日一题[2312]内含平行四边形

已知三角形 $ABC$ 中,满足 $\dfrac{3\overrightarrow{AB}}{\left|\overrightarrow{AB}\right|}+\dfrac{2\overrightarrow{AC}}{\left|\overrightarrow{AC}\right|}=\dfrac{\sqrt{19}\left(\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}\right)}{\left|\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}\right|}$,点 $D$ 为线段 $AB$ 上的一个动点.若 $\overrightarrow{DA}\cdot\overrightarrow{DC}$ 的最小值为 $-3$,则 $\triangle ABC$ 的面积 $S$ 等于_______.

答案    $18$.

解析    设 $\dfrac{3\overrightarrow{AB}}{\left|\overrightarrow{AB}\right|}=\overrightarrow{AP}$,$\dfrac{2\overrightarrow{AC}}{\left|\overrightarrow{AC}\right|}=\overrightarrow{AQ}$,$\dfrac{\sqrt{19}\left(\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}\right)}{\left|\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AC}\right|}=\overrightarrow{AR}$,则 $P,Q,R$ 分别在射线 $AB,AC,AM$ 上,且 $\overrightarrow{AP},\overrightarrow{AQ},\overrightarrow{AR}$ 的模分别为 $3,2,\sqrt{19}$,如图.

根据题意,$APRQ$ 为平行四边形,在 $\triangle APR$ 中,可得\[\cos\angle APR=\dfrac{3^2+2^2-\left(\sqrt {19}\right)^2}{2\cdot 3\cdot 2}=-\dfrac 12,\]于是 $\angle BAC=\dfrac{\pi}3$,此时\[\overrightarrow{DA}\cdot \overrightarrow{DC}=-\overrightarrow{AD}\cdot \left(\overrightarrow{AC}-\overrightarrow{AD}\right)=-\dfrac 12db+d^2,\]其中 $AD=d$,$AC=b$,其最小值为 $-\dfrac{b^2}{16}$,进而可得 $b=4\sqrt 3$.又\[\dfrac{AB}{AC}=\dfrac 32\iff AB=6\sqrt 3,\]因此\[S=\dfrac 12\cdot AB\cdot AC\cdot \sin \angle BAC=18.\]

此条目发表在每日一题分类目录,贴了标签。将固定链接加入收藏夹。

发表回复