本题导读

本题问的是”一个向量的终点,到一条直线上各点,哪一点离它最近”。题眼在”对任意 恒成立”——它说的不是某个不等式,而是 时恰好取到最小值。

📌【题干】

Question

(2005年浙江卷(理)) 已知向量 , ,对任意 ,恒有 ,则 ()

A.   B.   C.   D.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 模长平方化:不等式两边均为非负数,直接两边平方去掉模长符号,转化为向量数量积的代数运算。
  2. 构建二次函数:将平方后的不等式移项并整理,化成关于实数 的一元二次多项式 恒成立的形式。
  3. 结合最值求解:由题意可知,当 时该二次函数取得最小值。由于开口向上,其对称轴必为 ,利用对称轴公式即可求得向量的数量积特征。

✅【答案】

Success

C

✍【详细解析】

Abstract

解: 对已知不等式 两边进行平方得:

利用向量数量积的展开公式展开两边:

已知 。消去两边的 并将各项移到左边整理,得到关于 的一元二次不等式:

设左侧为关于 的二次函数 。 该不等式对任意 恒成立,说明该二次函数在全实数集上的最小值必须非负。

同时,原不等式表明:当且仅当 时,右侧式子即为 。 也就是说,二次函数 的最低点(顶点)的横坐标必须为 。

由于二次函数 的对称轴方程为:

令对称轴等于顶点的横坐标,得:

利用向量数量积的因式分解,我们对各个选项进行验证。将 及 代入: 对于选项 C: 因为数量积为 0,所以 成立。

故选 C

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:向量模长恒成立问题的有界化转换、向量垂直的充要条件(数量积为0)。
  2. 核心方法:两边平方多项式函数化法。
  3. 避坑指南:一是在将向量平方展开时,切记 ,不可漏掉平方;二是在得出 后,要学会逆向使用向量的分配律对选项进行化简提取,从而准确锁定 C 选项。

📖【试题探源与推广】

Tip

1.试题探源: 本题几何背景是正交射影定理。在几何上, 表示向量 的终点到直线上点 的距离。当该距离在 处取得最小值时,说明从 终点向直线引垂线,垂足恰好是 的终点,即向量 垂直于基底方向 。 2.结论推广: 设 为单位向量,若 在 处取得最小值,则必有 。

🔗【关联脉络】

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