已知向量 $\overrightarrow a,\overrightarrow b$,$\left|\overrightarrow a\right|=1$,$\left|\overrightarrow b\right|=2$,若对任意单位向量 $\overrightarrow e$,均有 $\left|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e\right|+\left|\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\right|\leqslant \sqrt 6$,则 $\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b$ 的最大值是
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
$\dfrac 12$
【解析】
本题以向量为依托,考查绝对值三角不等式的性质,注意一些巧妙地变形与化简.由绝对值不等式,有\[\sqrt 6\geqslant \big|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e\big|+\big|\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\big|\geqslant \big|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e+\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\big|=\big|\left(\overrightarrow a+\overrightarrow b\right)\cdot \overrightarrow e\big|,\]于是对任意单位向量 $\overrightarrow e$,均有 $\big|\left(\overrightarrow a+\overrightarrow b\right)\cdot \overrightarrow e\big|\leqslant \sqrt 6$,而\[\big|\overrightarrow a+\overrightarrow b\big|=\sqrt{\big|\overrightarrow a\big|^2+\big|\overrightarrow b\big|^2+2\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b}=\sqrt{5+ 2\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b},\]因此 $\big|\left(\overrightarrow a+\overrightarrow b\right)\cdot \overrightarrow e\big|$ 的最大值\[\sqrt{5+ 2\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b}\leqslant \sqrt 6,\]从而 $\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b\leqslant \dfrac 12$.
下面证明 $\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b$ 可以取得 $\dfrac 12$.
(1)若 $\big|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e\big|+\big|\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\big|=\big|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e+\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\big|$,则显然符合题意;
(2)若 $\big|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e\big|+\big|\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\big|=\big|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e-\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\big|$,此时\[\big|\overrightarrow a-\overrightarrow b\big|=\sqrt{\big|\overrightarrow a\big|^2+\big|\overrightarrow b\big|^2-2\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b}=2,\]于是\[\big|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e\big|+\big|\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\big|=\big|\overrightarrow a\cdot \overrightarrow e-\overrightarrow b\cdot \overrightarrow e\big|\leqslant 2<\sqrt 6,\]符合题意.
综上所述,$\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b$ 的最大值为 $\dfrac 12$.
题目 答案 解析 备注
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