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2023年高考数学上海春12

(5分)已知$\overrightarrow{OA}$、$\overrightarrow{OB}$、$\overrightarrow{OC}$为空间中三组单位向量,且$\overrightarrow{OA}\bot \overrightarrow{OB}$、$\overrightarrow{OA}\bot \overrightarrow{OC}$,$\overrightarrow{OB}$与$\overrightarrow{OC}$夹角为$60^\circ$,点$P$为空间任意一点,且$\vert \overrightarrow{OP}\vert =1$,满足$\vert \overrightarrow{OP}\cdot \overrightarrow{OC}\vert \leqslant \vert \overrightarrow{OP}\cdot \overrightarrow{OB}\vert \leqslant \vert \overrightarrow{OP}\cdot \overrightarrow{OA}\vert$,则$\vert \overrightarrow{OP}\cdot \overrightarrow{OC}\vert$最大值为____.
分析:将问题坐标化,表示出$\overrightarrow{OA},\overrightarrow{OB},\overrightarrow{OC}$的坐标,再设$\overrightarrow{OP}=(x,y,z)$,代入条件,结合不等式的性质求解.
解:设$\overrightarrow{OA}=(0,0,1)$,$\overrightarrow{OB}=(\dfrac{\sqrt{3}}{2},\dfrac{1}{2},0)$,$\overrightarrow{OC}=(0,1,0)$,
$\overrightarrow{OP}=(x,y,z)$,不妨设$x$,$y$,$z > 0$,则$\vert \overrightarrow{OP}\vert =x^{2}+y^{2}+z^{2}=1$,
因为$\vert \overrightarrow{OP}\cdot \overrightarrow{OC}\vert \leqslant \vert \overrightarrow{OP}\cdot \overrightarrow{OB}\vert \leqslant \vert \overrightarrow{OP}\cdot \overrightarrow{OA}\vert$,
所以$y\leqslant \dfrac{\sqrt{3}}{2}x+\dfrac{1}{2}y\leqslant z$,可得$x\geqslant \dfrac{\sqrt{3}}{3}y$,$z\geqslant y$,
所以$1={x}^{2}+{y}^{2}+{z}^{2}\geqslant \dfrac{1}{3}{y}^{2}+{y}^{2}+{y}^{2}$,解得${y}^{2}\leqslant \dfrac{3}{7}$,
故$\overrightarrow{OP}\cdot \overrightarrow{OC}=y\leqslant \dfrac{\sqrt{21}}{7}$.
故答案为:$\dfrac{\sqrt{21}}{7}$.
点评:本题考查空间向量的坐标运算以及不等式的性质,属于中档题.
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