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2025年高考数学北京-10

  2026-10-10 17:45:21  

(4分)已知平面直角坐标系$xOy$中,$\vert \overrightarrow{OA}\vert =\vert \overrightarrow{OB}\vert =\sqrt{2}$,$\vert \overrightarrow{AB}\vert =2$.设$C(3,4)$,则$\vert 2\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB}\vert$的取值范围是(  )
A.$[6$,$14]$              B.$[6$,$12]$              C.$[8$,$14]$              D.$[8$,$12]$
〖答案〗$D$
〖分析〗由$\vert \overrightarrow{OA}\vert =\vert \overrightarrow{OB}\vert =\sqrt{2}$,$\vert \overrightarrow{AB}\vert =2$,可得点$A$、$B$在以$O$为圆心,$\sqrt{2}$为半径的圆上,取$AB$的中点$H$,得$\vert OH\vert =1$,则点$H$在以$O$为圆心,1为半径的圆上,根据向量的线性运算及数量积运算,可得$\vert 2\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB}\vert ^{2}=4\overrightarrow{CH}^{2}$,再根据点到圆的距离范围可求得结论.
〖解答〗解:由$\vert \overrightarrow{OA}\vert =\vert \overrightarrow{OB}\vert =\sqrt{2}$,$\vert \overrightarrow{AB}\vert =2$,可知$\overrightarrow{OA}\bot \overrightarrow{OB}$,
故点$A$、$B$在以$O$为圆心,$\sqrt{2}$为半径的圆上,
取$AB$的中点$H$,可知$\vert OH\vert =1$,
所以点$H$在以$O$为圆心,1为半径的圆上,
则$\vert 2\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB}\vert ^{2}=4\overrightarrow{CA}^{2}+4\overrightarrow{CA}\cdot \overrightarrow{AB}+\overrightarrow{AB}^{2}$
$=4\overrightarrow{CA}\cdot (\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB})+4=4\overrightarrow{CA}\cdot \overrightarrow{CB}+4$
$=4(\overrightarrow{CH}+\overrightarrow{HA})(\overrightarrow{CH}+\overrightarrow{HB})+4=4(\overrightarrow{CH}^{2}-\overrightarrow{HA}^{2})+4$
$=4(\overrightarrow{CH}^{2}-1)+4=4\overrightarrow{CH}^{2}$,

所以$\vert 2\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB}\vert =2\vert \overrightarrow{CH}\vert$,
另解:$2\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{CA}+(\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB})=\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{CB}$,
又$H$为$AB$中点,所以$2\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB}=2\overrightarrow{CH}$,
所以$\vert 2\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB}\vert =2\vert \overrightarrow{CH}\vert$,
又$\vert \vert \overrightarrow{CO}\vert -1\vert \le \vert \overrightarrow{CH}\vert \le \vert \overrightarrow{CO}\vert +1$,$\vert \overrightarrow{CO}\vert =\sqrt{3^{2}+4^{2}}=5$,
则$4\le \vert \overrightarrow{CH}\vert \le 6$,故$8\le 2\vert \overrightarrow{CH}\vert \le 12$,
即$\vert 2\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{AB}\vert$的取值范围是$[8$,$12]$.
故选:$D$.
〖点评〗本题考查平面向量的线性运算及数量积运算,属中档题.

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