设 $\overrightarrow{a}_0=\left(5,0\right)$,常向量 $\overrightarrow b=\left(10,0\right)$,系列向量 $\overrightarrow{a_n}\left(n\in\mathbb N\right)$ 按如下方式形成:
$\overrightarrow{a}_0$ 绕起点逆时针旋转 $\dfrac{\pi}4$,得到向量 $\overrightarrow{b}_0$,$\overrightarrow{a}_1=\overrightarrow{b}_0+\overrightarrow b$;
$\overrightarrow{a}_1$ 绕起点逆时针旋转 $\dfrac{\pi}4$,得到向量 $\overrightarrow{b}_1$,$\overrightarrow{a}_2=\overrightarrow{b}_1+\overrightarrow b$;
…… ……
$\overrightarrow{a}_n$ 绕起点逆时针旋转 $\dfrac{\pi}4$,得到向量 $\overrightarrow{b}_n$,$\overrightarrow{a}_{n+1}=\overrightarrow{b}_n+\overrightarrow b$.
那么 $\left|\overrightarrow{a}_{2015}\right|=$ 
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    向量
    >
    向量创新题
【答案】
$5$
【解析】
我们用 $\overrightarrow a\angle\theta$ 表示将 $\overrightarrow a$ 逆时针旋转 $\theta$ 角后所得到的新向量,则这种新运算有$$\begin{split} &\left(\overrightarrow a+\overrightarrow b\right)\angle\theta=\overrightarrow a\angle\theta+\overrightarrow b\angle\theta,\\&\left(\overrightarrow a\angle\alpha\right)\angle\beta=\overrightarrow a\angle \left(\alpha+\beta\right).\end{split} $$于是\[\begin{split}\overrightarrow{a}_n=&\overrightarrow{b}_{n-1}+\overrightarrow b=\overrightarrow{a}_{n-1}\angle\dfrac{\mathrm \pi} 4+\overrightarrow b\\=&\left(\overrightarrow{a}_{n-2}\angle\dfrac{\mathrm \pi} 4+\overrightarrow b\right)\angle\dfrac{\mathrm \pi} 4+\overrightarrow b=\overrightarrow{a}_{n-2}\angle\dfrac{2{\mathrm \pi}}4+\overrightarrow b\angle\dfrac{\mathrm \pi} 4+\overrightarrow b\\=&\cdots\\=&\overrightarrow{a}_0\angle\dfrac{n{\mathrm \pi}}4+\overrightarrow b\angle\dfrac{\left(n-1\right){\mathrm \pi}}4+\overrightarrow b\angle\dfrac{\left(n-2\right){\mathrm \pi}}4+\cdots+\overrightarrow b.\end{split}\]当 $n=2015$ 时,有\[\begin{split}\overrightarrow{a}_{2015}&=\overrightarrow{a}_0\angle\dfrac{2015{\mathrm \pi}}4+\overrightarrow b\angle\dfrac{2014{\mathrm \pi}}4+\overrightarrow b\angle\dfrac{2013{\mathrm \pi}}4+\cdots+\overrightarrow b\\&=\overrightarrow{a}_0\angle\dfrac{2015{\mathrm \pi}}4-\overrightarrow b\angle\dfrac{2015{\mathrm \pi}}4+\overrightarrow b\angle\dfrac{2015{\mathrm \pi}}4+\overrightarrow b\angle\dfrac{2014{\mathrm \pi}}4+\overrightarrow b\angle\dfrac{2013{\mathrm \pi}}4+\cdots+\overrightarrow b\\&=\left(\overrightarrow{a}_0-\overrightarrow b\right)\angle\dfrac{2015{\mathrm \pi}}4.\end{split}\]下图为上述计算中连续 $2016$ 个向量的和为零向量的解释:因此 $\left|\overrightarrow{a}_{2015}\right|=\left|\overrightarrow{a}_0-\overrightarrow b\right|=5$.
题目 答案 解析 备注
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