已知
a
=(cosα,sinα),
b
=(cosα,sinα),且k
a
+
b
的長度是
a
-k
b
的長度的
3
倍(k>0).
(1)求證:
a
+
b
a
-
b
垂直;
(2)用k表示
a
b
;
(3)用
a
b
的最小值以及此時
a
b
的夾角θ.
考點:平面向量數(shù)量積的運算
專題:計算題,不等式的解法及應用,平面向量及應用
分析:(1)求出向量a,b的模,再由向量垂直的條件,即可得證;
(2)運用向量的平方即為模的平方,化簡即可得到;
(3)運用基本不等式即可求出最小值,再由向量的夾角公式,即可得到夾角.
解答: (1)證明:由于|
a
|=|
b
|=1,
則(
a
+
b
)•(
a
-
b
)=
a
2
-
b
2
=0,
a
+
b
a
-
b
垂直;
(2)解:由于k
a
+
b
的長度是
a
-k
b
的長度的
3
倍(k>0),
則(k
a
+
b
2=3(
a
-k
b
2,
k2
a
2
+
b
2
+2k
a
b
=3
a
2
-6k
a
b
+3k2
b
2
,
由于|
a
|=|
b
|=1,
a
b
=
k2+1
4k
;
(3)解:由于k>0,
則(k-1)2≥0,從而k2+1≥2k,
k2+1
4k
2k
4k
=
1
2
,
a
b
的最小值為
1
2

此時cosθ=
a
b
|
a
||
b
|
=
1
2
,則θ=60°,
a
b
夾角為60°.
點評:本題考查向量的數(shù)量積的運算和性質(zhì),考查向量的夾角公式以及基本不等式的運用:求最值,屬于中檔題.
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5
5
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