每日一题[2827]斜坐标系

已知点 $A\left(1, - 1\right),B\left(3,0\right),C\left(2,1\right)$.若平面区域 $D$ 由所有满足 $\overrightarrow {AP} = \lambda \overrightarrow {AB} + \mu \overrightarrow {AC}$($1 \leqslant \lambda \leqslant 2$,$0 \leqslant \mu \leqslant 1$)的点 $P$ 组成,则 $D$ 的面积为______.

答案    $3$.

解析    本题考查平面向量的线性分解,类比于平面直角坐标系中的区域规划得到可行域后进行求解即可.

过 $P$ 作直线 $AB,AC$ 的平行线,分别交 $AC,AB$ 于点 $N,M$,设 $(\lambda,\mu)=(1,0),(1,1),(2,0),(2,1)$ 对应的点分别为 $B,N_1,M_1,Q$,如图.

根据平面向量分解的法则,点 $P$ 在平行四边形 $BM_1QN_1$ 内部(包含边界)运动,而\[|BM_1|=\left|\overrightarrow{AB}\right|=\sqrt 5,\quad |BN_1|=\left|\overrightarrow{AC}\right|=\sqrt 5,\]而设 $\angle N_1BM_1=\angle BAC=\theta$,则\[\cos\theta=\dfrac{\left|\overrightarrow{AB}\cdot \overrightarrow{AC}\right|}{\overrightarrow{AB}\cdot \overrightarrow{AC}}=\dfrac{4}{5},\]因此 $D$ 的面积为\[|BM_1|\cdot |BN_1|\cdot \sin\theta=\sqrt 5\cdot \sqrt 5\cdot \dfrac 34=3.\]

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