Question

20．已知向量$\vec a$與$\overrightarrow b$的夾角為$\frac{2π}{3}$，$|{\overrightarrow a}|=2$，|$\overrightarrow$|=3，記$\vec m=3\vec a-2\vec b$，$\vec n=2\vec a+k\vec b$
（I） 若$\vec m⊥\vec n$，求實數(shù)k的值；
（II） 當$k=-\frac{4}{3}$時，求向量$\vec m$與$\vec n$的夾角θ．

Answer 1

分析 （I） 若$\vec m⊥\vec n$，兩個向量垂直的性質可得$\overrightarrow{m}•\overrightarrow{n}$=0，由此求得實數(shù)k的值．
（II） 解法一：當$k=-\frac{4}{3}$時，求的cos＜$\overrightarrow{m}$，$\overrightarrow{n＞}$=1，從而求得向量$\vec m$與$\vec n$的夾角θ的值．
解法二：根據(jù)當$k=-\frac{4}{3}$時，$\overrightarrow{n}$=$\frac{2}{3}$$\overrightarrow{m}$，可得向量$\vec m$與$\vec n$的夾角θ的值．

解答 解：（I）由于$\overrightarrow a•\overrightarrow b=|{\overrightarrow a}|•|{\overrightarrow b}|•cos\frac{2π}{3}=-3$，又∵$\vec m⊥\vec n$，可得$\overrightarrow{m}•\overrightarrow{n}$=（3$\overrightarrow{a}$-2$\overrightarrow$）•（2$\overrightarrow{a}$+k$\overrightarrow$）
=6${\overrightarrow{a}}^{2}$+（3k-4）$\overrightarrow{a}•\overrightarrow$-2k${\overrightarrow}^{2}$=24-3（3k-4）-2k×9=36-27k=0，求得 $k=\frac{4}{3}$．
（II） $|{\overrightarrow m}|=6\sqrt{3}，|{\overrightarrow n}|=4\sqrt{3}$，$\overrightarrow m•\overrightarrow n=72$，$cos＜\overrightarrow m，\overrightarrow n＞=\frac{\overrightarrow m•\overrightarrow n}{{|{\overrightarrow m}|•|{\overrightarrow n}|}}=1$，
因為0≤θ≤π，∴θ=0．
解法二：當$k=-\frac{4}{3}$時，$\overrightarrow n=2\overrightarrow a-\frac{4}{3}\overrightarrow b=\frac{2}{3}（3\overrightarrow a-2\overrightarrow b）=\frac{2}{3}\overrightarrow m$，
所以$\overrightarrow m，\overrightarrow n$同向，∴θ=0   …（12分）

點評 本題主要考查兩個向量的數(shù)量積的定義，兩個向量垂直的性質，求向量的模的方法，屬于中檔題．