Question

4．已知△ABC的三個內(nèi)角A，B，C所對的邊分別為a，b，c，向量$\overrightarrow{m}$=（-b，2c+a），$\overrightarrow{n}$=（cosB，cosA），且$\overrightarrow{m}$∥$\overrightarrow{n}$．
（1）求$\frac{a+c}$的取值范圍；
（2）已知BD是△ABC的中線，若$\overrightarrow{BA}$•$\overrightarrow{BC}$=-2，求|$\overrightarrow{BD}$|的最小值．

Answer 1

分析 （1）運用向量共線的坐標(biāo)表示，結(jié)合三角函數(shù)的恒等變換公式，化簡可得B=120°，再由正弦定理，化簡可得所求范圍；
（2）運用中點的向量表示和向量的數(shù)量積的定義，結(jié)合基本不等式即可得到最小值．

解答 解：（1）向量$\overrightarrow{m}$=（-b，2c+a），$\overrightarrow{n}$=（cosB，cosA），且$\overrightarrow{m}$∥$\overrightarrow{n}$．
即有-bcosA=（2c+a）cosB，
即sinBcosA+sinAcosB=-2sinCcosB，
即有sin（A+B）=sinC=-2sinCcosB，
cosB=-$\frac{1}{2}$，由B為三角形的內(nèi)角，
則B=120°，A+C=60°，
故$\frac{a+c}$=$\frac{sinA+sinC}{sinB}$=$\frac{2sin\frac{A+C}{2}cos\frac{A-C}{2}}{sin120°}$
=$\frac{2•\frac{1}{2}cos（30°-C）}{\frac{\sqrt{3}}{2}}$=$\frac{2}{\sqrt{3}}$cos（30°-C），
由0°＜C＜60°，可得-30°＜30°-C＜30°，
即有$\frac{\sqrt{3}}{2}$＜cos（30°-C）≤1，
則有$\frac{a+c}$的取值范圍是（1，$\frac{2\sqrt{3}}{3}$]；
（2）$\overrightarrow{BD}$=$\frac{1}{2}$（$\overrightarrow{BA}$+$\overrightarrow{BC}$），
即有|$\overrightarrow{BD}$|²=$\frac{1}{4}$（$\overrightarrow{BA}$²+$\overrightarrow{BC}$²+2$\overrightarrow{BA}$•$\overrightarrow{BC}$）
=$\frac{1}{4}$（c²+a²-4），
由$\overrightarrow{BA}$•$\overrightarrow{BC}$=-2，即cacos120°=-2，
可得ac=4，
故|$\overrightarrow{BD}$|²=$\frac{1}{4}$（c²+a²-4）≥$\frac{1}{4}$（2ac-4）=$\frac{1}{4}$×（8-4）=1．
當(dāng)且僅當(dāng)a=c=2時，取得最小值．
故|$\overrightarrow{BD}$|的最小值為1．

點評 本題考查向量共線和數(shù)量積的定義，考查正弦定理和三角函數(shù)的恒等變換公式的運用，同時考查基本不等式的運用：求最值，屬于中檔題．