已知向量a→ \overrightarrow{a}、b→ \overrightarrow{b}满足∣a→∣=2| \overrightarrow{a}|=2,∣b→∣=1| \overrightarrow{b}|=1,且a→ \overrightarrow{a}与b→ \overrightarrow{b}的夹角为2π3 \dfrac {2π}{3},求: (1)a→(1) \overrightarrow{a}在b→ \overrightarrow{b}的方向上的投影; (2)(a→−2b→)⋅b→(2)( \overrightarrow{a}-2 \overrightarrow{b})⋅ \overrightarrow{b}.

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完整解法

(1)

1. 写出向量投影的计算公式

根据平面向量在另一个向量方向上投影的定义,a⃗\vec{a}在b⃗\vec{b}方向上的投影为 ∣a⃗∣cos⁡θ|\vec{a}|\cos\theta,其中 θ\theta 为两向量的夹角.

2. 代入数据计算投影值

将 ∣a⃗∣=2|\vec{a}|=2,θ=2π3\theta=\dfrac{2\pi}{3} 代入公式得:
∣a⃗∣cos⁡θ=2×cos⁡2π3=2×(−12)=−1|\vec{a}|\cos\theta = 2 \times \cos\dfrac{2\pi}{3} = 2 \times \left(-\dfrac{1}{2}\right) = -1.
因此,a⃗\vec{a}在b⃗\vec{b}方向上的投影为 −1-1.

答案

-1

(2)

1. 展开所求的向量数量积表达式

根据向量数量积的分配律,将表达式展开:
(a⃗−2b⃗)⋅b⃗=a⃗⋅b⃗−2b⃗2(\vec{a}-2\vec{b})\cdot\vec{b} = \vec{a}\cdot\vec{b} - 2\vec{b}^2.

2. 计算两个向量的数量积

根据数量积的定义计算 a⃗⋅b⃗\vec{a}\cdot\vec{b}:
a⃗⋅b⃗=∣a⃗∣ ∣b⃗∣cos⁡2π3=2×1×(−12)=−1\vec{a}\cdot\vec{b} = |\vec{a}|\,|\vec{b}|\cos\dfrac{2\pi}{3} = 2 \times 1 \times \left(-\dfrac{1}{2}\right) = -1.

3. 计算模的平方并得出最终结果

由于 b⃗2=∣b⃗∣2=12=1\vec{b}^2 = |\vec{b}|^2 = 1^2 = 1,将 a⃗⋅b⃗=−1\vec{a}\cdot\vec{b} = -1 和 b⃗2=1\vec{b}^2 = 1 代入展开式中得:
(a⃗−2b⃗)⋅b⃗=−1−2×1=−3(\vec{a}-2\vec{b})\cdot\vec{b} = -1 - 2 \times 1 = -3.

答案

-3

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