已知平面向量 a⃗=(k,1)\vec{a} = (k, 1),单位向量 e⃗=(1,0)\vec{e} = (1, 0)。若向量 a⃗\vec{a} 与 e⃗\vec{e} 的夹角为 135∘135^\circ,求实数 kk 的值。

完整解法

1. 用 $k$ 表示向量 $\vec{a}$ 的模与 $\vec{a} \cdot \vec{e}$ 的数量积

由已知 a⃗=(k,1)\vec{a} = (k, 1),e⃗=(1,0)\vec{e} = (1, 0),可得:
a⃗⋅e⃗=k×1+1×0=k\vec{a} \cdot \vec{e} = k \times 1 + 1 \times 0 = k
∣a⃗∣=k2+12=k2+1|\vec{a}| = \sqrt{k^2 + 1^2} = \sqrt{k^2 + 1}
∣e⃗∣=1|\vec{e}| = 1

2. 代入向量夹角公式并求解实数 $k$

根据向量夹角公式 cos⁡θ=a⃗⋅e⃗∣a⃗∣∣e⃗∣\cos \theta = \frac{\vec{a} \cdot \vec{e}}{|\vec{a}| |\vec{e}|},已知 θ=135∘\theta = 135^\circ:
cos⁡135∘=−22=kk2+1×1\cos 135^\circ = -\frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{k}{\sqrt{k^2 + 1} \times 1}
因为 −22<0-\frac{\sqrt{2}}{2} < 0,所以 k<0k < 0。
两边平方得:
12=k2k2+1\frac{1}{2} = \frac{k^2}{k^2 + 1}
k2+1=2k2  ⟹  k2=1k^2 + 1 = 2k^2 \implies k^2 = 1
解得 k=±1k = \pm 1。结合 k<0k < 0,舍去 k=1k = 1,得 k=−1k = -1。

答案

k=−1k = -1

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