每日一题[3432]极化恒等式

在长方形 $ABCD$ 中,$AB=8$,$AD=6$,点 $E,F$ 分别为边 $BC$ 和 $CD$ 上两个动点(含端点),且 $EF=5$,设 $\overrightarrow{BE}=\lambda\overrightarrow{BC}$,$\overrightarrow{DF}=\mu\overrightarrow{DC}$,则(       )

A.$\dfrac 1 6\leqslant\lambda\leqslant 1$,$\dfrac 3 8\leqslant\mu\leqslant 1$

B.$\lambda+\mu$ 为定值

C.$\overline{AE}\cdot\overrightarrow{AF}$ 的最小值 $50$

D.$\left|\overrightarrow{AE}+\overrightarrow{AF}\right|$ 的最大值为 $\sqrt{265}$

答案    AC.

解析    对于选项 $\boxed{A}$,建立平面直角坐标系 $A-BD$,则 $E(8,6\lambda)$,$F(8\mu,6)$,于是\[EF=5\implies 64(1-\mu)^2+36(1-\lambda)^2=25,\]又 $\lambda,\mu\in[0,1]$,从而 $64(1-\mu)^2\le25$ 且 $36(1-\lambda)^2\leqslant 25$,因此 $\dfrac 16\leqslant \lambda\leqslant 1$,$\dfrac 38\leqslant \mu \leqslant 1$,选项正确;

对于选项 $\boxed{B}$,$(\lambda,\mu)$ 的可行的两组解为 $\left(1,\dfrac 38\right),\left(\dfrac 16,1\right)$,因此 $\lambda+\mu$ 不为定值,选项错误;

对于选项 $\boxed{C}$,设 $EF$ 的中点为 $M$,则 $CM=\dfrac 12EF=\dfrac 52$,根据极化恒等式,有\[\overrightarrow{AE}\cdot \overrightarrow{AF}=AM^2-\dfrac 14EF^2\geqslant \left(AC-CM\right)^2-\dfrac 14EF^2=\left(10-\dfrac 52\right)^2-\dfrac 14\cdot 5^2=50,\]因此 $\overrightarrow{AE}\cdot \overrightarrow{AF}$ 的最小值为 $50$,选项正确;

对于选项 $\boxed{D}$,有 $\left|\overrightarrow{AE}+\overrightarrow{AF}\right|=2AM$,而 $M$ 的轨迹是以 $C$ 为圆心 $\dfrac 52$ 为半径的四分之一圆,端点分别为 $P\left(\dfrac{11}2,6\right)$ 和 $Q\left(8,\dfrac 72\right)$,因此所求最大值为 $AP=\dfrac 12\sqrt{155}$ 和 $AQ=\dfrac 12\sqrt{305}$ 的较大者,为 $\dfrac 12\sqrt{305}$,选项错误.

综上所述,正确的选项为 $\boxed{A}$ $\boxed{C}$.

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