已知MM是△ABC\triangle ABC内的一点,且AB→⋅AC→=23 \overrightarrow{AB}\cdot \overrightarrow{AC}=2 \sqrt {3},∠BAC=30∘∠BAC=30^{\circ},若△MBC\triangle MBC,△MCA\triangle MCA和△MAB\triangle MAB的面积分别为12 \dfrac {1}{2},xx,yy,则1x+4y \dfrac {1}{x}+ \dfrac {4}{y}的最小值是()()
A. 2020
B. 1818
C. 1616
D. 99

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完整解法

1. 根据平面向量的数量积公式,求出三角形两边边长的乘积

设 AB=cAB = c,AC=bAC = b。
因为 AB→⋅AC→=23\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = 2\sqrt{3},且 ∠BAC=30∘\angle BAC = 30^\circ,
所以 AB→⋅AC→=bccos⁡30∘=bc⋅32=23\overrightarrow{AB} \cdot \overrightarrow{AC} = bc \cos 30^\circ = bc \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 2\sqrt{3},
解得 bc=4bc = 4。

2. 利用三角形面积公式计算总面积,并建立变量 $x$ 和 $y$ 的等量关系

由三角形面积公式可得,△ABC\triangle ABC 的面积为:
S△ABC=12bcsin⁡∠BAC=12⋅4⋅sin⁡30∘=1S_{\triangle ABC} = \frac{1}{2} bc \sin \angle BAC = \frac{1}{2} \cdot 4 \cdot \sin 30^\circ = 1。
因为点 MM 在 △ABC\triangle ABC 内部,
所以 S△ABC=S△MBC+S△MCA+S△MABS_{\triangle ABC} = S_{\triangle MBC} + S_{\triangle MCA} + S_{\triangle MAB},
即 12+x+y=1\frac{1}{2} + x + y = 1,
化简得 x+y=12x + y = \frac{1}{2}(其中 x>0,y>0x > 0, y > 0)。

3. 利用基本不等式求 $\frac{1}{x} + \frac{4}{y}$ 的最小值

由 x+y=12x + y = \frac{1}{2} 可得 2(x+y)=12(x + y) = 1。
所以:
1x+4y=(1x+4y)⋅2(x+y)=2(5+yx+4xy)\frac{1}{x} + \frac{4}{y} = \left(\frac{1}{x} + \frac{4}{y}\right) \cdot 2(x + y) = 2 \left( 5 + \frac{y}{x} + \frac{4x}{y} \right)
因为 x,y>0x, y > 0,所以 yx>0,4xy>0\frac{y}{x} > 0, \frac{4x}{y} > 0。
根据基本不等式:
yx+4xy≥2yx⋅4xy=4\frac{y}{x} + \frac{4x}{y} \ge 2 \sqrt{\frac{y}{x} \cdot \frac{4x}{y}} = 4
因此:
1x+4y≥2(5+4)=18\frac{1}{x} + \frac{4}{y} \ge 2(5 + 4) = 18
当且仅当 yx=4xy\frac{y}{x} = \frac{4x}{y},即 y=2xy = 2x 时,等号成立。
联立 {x+y=12y=2x\begin{cases} x + y = \frac{1}{2} \\ y = 2x \end{cases},解得 x=16,y=13x = \frac{1}{6}, y = \frac{1}{3},符合条件。
所以 1x+4y\frac{1}{x} + \frac{4}{y} 的最小值为 1818。
故选 B。

答案

B

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