题目内容

已知
a
=(sin
3
,cos
3
),
b
=(-sin
3
,cos
3
),且θ∈[0,
π
3
].
(1)求
a
b
|
a
+
b
|
的最值; 
(2)若|k
a
+
b
|=
3
|
a
-k
b
|(k∈R),求k的取值范围.
考点:平面向量数量积的运算
专题:计算题,三角函数的求值,三角函数的图像与性质,平面向量及应用
分析:(1)运用向量的数量积的坐标表示,求得向量a,b的数量积和a,b的和的模,再由二倍角公式及θ的范围,结合余弦函数的单调性,即可得到最值;
(2)运用向量的平方即为模的平方,化简整理,由余弦函数的单调性,得到k的不等式,解得即可.
解答: 解:(1)
a
=(sin
3
,cos
3
),
b
=(-sin
3
,cos
3
),
a
b
=cos
3
cos
3
-sin
3
sin
3
=cos(
3
+
3
)=cos2θ,
|
a
+
b
|=
a
2
+
b
2
+2
a
b
=
1+1+2cos2θ
=|2cosθ|=2cosθ,
a
b
|
a
+
b
|
=
cos2θ
2cosθ
=
2cos2θ-1
2cosθ
=cosθ-
1
2cosθ

由θ∈[0,
π
3
],则cosθ∈[
1
2
,1],
则令t=cosθ,则有t-
1
2t
递增,当t=1,取得最大值
1
2
,t=
1
2
,取得最小值-
1
2

则有θ=0,
a
b
|
a
+
b
|
的最大值为
1
2
θ=
π
3
时,
a
b
|
a
+
b
|
的最小值为-
1
2

(2)若|k
a
+
b
|=
3
|
a
-k
b
|,则(k
a
+
b
2=3(
a
-k
b
2
即有k2
a
2
+
b
2
+2k
a
b
=3(
a
2
+k2
b
2
-2k
a
b

k2+1+2kcos2θ=3+3k2-6kcos2θ,
即cos2θ=
1+k2
4k

由于θ∈[0,
π
3
],则2θ∈[0,
3
],cos2θ∈[-
1
2
,1],
即有-
1
2
1+k2
4k
≤1,
解得,2-
3
≤k≤2+
3

则k的取值范围为[2-
3
,2+
3
].
点评:本题考查平面向量的数量积的坐标表示和性质,考查三角函数的化简和求值,考察余弦函数的单调性和值域,考查运算能力,属于中档题.
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