题目内容
已知向量a=(cosα,sinα),b=(cosβ,sinβ),且a与b满足关系式|a-kb|=3|ka+b|,其中k>0.(1)试用k表示a·b;
(2)求a·b的最大值,并求出此时a与b的夹角θ的大小.
解:(1)由关系式|a-kb|=
|ka+b|,得|a-kb|2=3|ka+b|2,
即(a-kb)2=3(ka+b)2,
即(a2-2ka·b+k2b2)=3(k2a2+2ka·b+b2).
∵a2=|a|2=cos2α+sin2α=1,
b2=|b|2=cos2β+sin2β=1,
∴-8ka·b=2+2k2.
∴a·b=-
(k>0).
(2)∵k>0,∴
=
(
+k)≥![]()
=
,即a·b≤-
,当且仅当k=1时取等号.
∴当k=1时,a·b的最大值为-
,
当a·b=-
时,cosθ=
=
=-
.
∵θ∈[0,π],∴θ=
.
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