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在△ABC中,
AB
AC
=0

(1)若P是△ABC所在平面上一点,且|
AP
|=2,∠CAP为锐角,
AP
AC
=2
AP
AB
=2
,求|
AB
+
AC
+
AP
|的最小值.
(2)满足条件(1)的点P能否在△ABC的边BC上?并说明理由.
分析:(1)设∠CAP=α,可得∠BAP=
π
2
-α,结合
AP
AC
=2
AP
AB
=2
且|
AP
|=2,可得|
AC
|=
1
cosα
,|
AB
|=
1
2sinα
.利用向量模的性质,可得|
AB
+
AC
+
AP
|2的表达式,再利用基本不等式即可算出|
AB
+
AC
+
AP
|的最小值.
(2)由(1)中|
AC
|=
1
cosα
且|
AB
|=
1
2sinα
,可求出直线AB的方程含有参数α的形式,再将P点坐标代入直线方程加以验证,即可得到结论是否成立.
解答:解:(1)∵△ABC中,
AB
AC
=0
,∴
AB
AC

设∠CAP=α,α∈(0,
π
2
),则∠BAP=
π
2
-α,
又∵
AP
AC
=2
AP
AB
=2
,|
AP
|=2,
∴|
AP
|•|
AC
|cosα=2|
AP
|•|
AB
|cos(
π
2
-α)=2,可得|
AC
|=
1
cosα
,|
AB
|=
1
2sinα

因此,|
AB
+
AC
+
AP
|2=|
AB
|2+|
AC
|2+|
AP
|2
+2
AB
AC
+2
AP
•AB
+2
AC
AP

=
1
4sin2α
+
1
cos2α
+10=
sin2α
cos2α
+
cos2α
4sin2α
+
45
4
49
4

故|
AB
+
AC
+
AP
|的最小值为
7
2

(2)满足条件(1)的点P不能在△ABC的边BC上,理由如下:
以C为坐标原点,分别以AC、AB为x、y轴正方向建立坐标系,
由(1)中|
AC
|=
1
cosα
,|
AB
|=
1
2sinα

可得直线AB的方程的方程为xcosα+2ysinα=1
又∵|
AP
|=2,∠CAP=α,
故P点坐标为(2cosα,2sinα),
将P代入AB的方程得2cos2α+4sin2α=2+2sin2α>1,矛盾
故P点不在△ABC的边BC上
点评:本题给出向量关系式,求动点的轨迹方程并讨论模的最小值和点P位置等问题.着重考查了向量的模、基本不等式和点与直线的关系等知识点,属于难题.
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π
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a
b
<0
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钝角三角形
钝角三角形

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7
,则△ABC的面积为
3
3
2
3
3
2
,△ABC的外接圆的面积为
3
3

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AB
=
a
AC
=
b
,M为AB的中点,
BN
=
1
3
BC
,则
 

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