已知平行四边形 $ABCD$ 中,$AB=1,AD=\sqrt2,\angle BAD=60^\circ$,点 $P$ 在平行四边形内,且 $AP=\dfrac{\sqrt2}{2}$,$\overrightarrow{AP}=\lambda\overrightarrow{AB}+\mu\overrightarrow{AD}$,则 $\lambda+\sqrt2\mu$ 的最大值为 \((\qquad)\)
A: $\dfrac{\sqrt 6}{3}$
B: $\dfrac{\sqrt 6}{4}$
C: $\dfrac{\sqrt 2}{2}$
D: 以上都不对
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
A
【解析】
解法一 由点 $P$ 在平行四边形内,可知$$\lambda>0 , \mu>0,$$由 $AP=\dfrac{\sqrt2}{2}$ 及 $\overrightarrow{AB},\overrightarrow{AD}$ 的模长与夹角均已知,可将 $\overrightarrow{AP}=\lambda\overrightarrow{AB}+\mu\overrightarrow{AD}$ 两边各自做点乘,得$$\lambda^2+2\mu^2+\sqrt2\mu\cdot\lambda=\dfrac12,$$令 $\sqrt2\mu=t$,则 $\lambda^2+t^2+\lambda t=\dfrac12$,整理得$$(\lambda+t)^2-\dfrac12=\lambda t\leqslant\left(\dfrac{\lambda+t}{2}\right)^2,$$解得 $\lambda+t\leqslant\dfrac{\sqrt6}{3}$,当且仅当 $\lambda=t=\sqrt2\mu$ 时,取“=”.
解法二 令 $\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{a}$,$\overrightarrow{AD}=\sqrt2\overrightarrow{b}$,则 $\left|\overrightarrow{b}\right|=1,\langle \overrightarrow{a},\overrightarrow{b}\rangle=60^\circ$,如下图延长 $AP$ 交线段 $B'D'$ 于点 $E$,则有$$\overrightarrow{AP}=\lambda\overrightarrow{a}+(\sqrt2\mu)\overrightarrow{b}=m\cdot\overrightarrow{AE},$$整理得$$\overrightarrow{AE}=\dfrac{\lambda}{m}\overrightarrow{a}+\dfrac{\sqrt2\mu}{m}\overrightarrow{b},$$因为 $B',E,D'$ 三点共线,所以 $\dfrac{\lambda}{m}+\dfrac{\sqrt2\mu}{m}=1$,整理得$$\lambda+\sqrt2\mu=m,$$再结合$$m=\dfrac{|AP|}{|AE|}=\dfrac{\frac{\sqrt2}{2}}{|AE|}\leqslant\dfrac{\frac{\sqrt2}{2}}{\frac{\sqrt3}{2}}=\dfrac{\sqrt6}{3},$$因此 $\lambda+\sqrt2\mu$ 的最大值为 $\dfrac{\sqrt6}{3}$.
题目 答案 解析 备注
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