已知 $\overrightarrow a$,$\overrightarrow b$ 是非零向量,构造集合 $P=\left\{\overrightarrow p\left|\overrightarrow p=t\overrightarrow a+\overrightarrow b,t\in\mathbb R\right.\right\}$.记 $P$ 中模最小的向量为 $T\left(\overrightarrow a,\overrightarrow b\right)$.
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  1. 对于 $T\left(\overrightarrow a,\overrightarrow b\right)=t\overrightarrow a+\overrightarrow b$,求 $t$ 的值.(用 $\overrightarrow a$,$\overrightarrow b$ 来表示)
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    答案
    $t=-\dfrac{\overrightarrow a\cdot\overrightarrow b}{\overrightarrow a\cdot\overrightarrow a}.$
    解析
    由于$$\left|T\left(\overrightarrow a,\overrightarrow b\right)\right|^2=\left(\overrightarrow a\cdot \overrightarrow a\right)t^2+\left(2\overrightarrow a\cdot \overrightarrow b\right)t+\overrightarrow b\cdot \overrightarrow b,$$于是$$t=-\dfrac{\overrightarrow a\cdot\overrightarrow b}{\overrightarrow a\cdot\overrightarrow a}.$$
  2. 证明:$T\left(\overrightarrow a,\overrightarrow b\right)\perp \overrightarrow a$;
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    答案
    解析
    根据 $(1)$ 的结果,有$$T\left(\overrightarrow a,\overrightarrow b\right)\cdot\overrightarrow a=t\overrightarrow a\cdot\overrightarrow a+\overrightarrow a\cdot\overrightarrow b=0,$$因此原命题成立.
  3. 若 $\left|\overrightarrow a_1\right|=\left|\overrightarrow a_2\right|=1$ 且 $\langle \overrightarrow a_1,\overrightarrow a_2\rangle=\dfrac{\mathrm \pi} 3$.构造向量序列 $\overrightarrow{a_n}=T\left(\overrightarrow a_{n-2},\overrightarrow a_{n-1}\right)$,其中 $n\in\mathbb N^*$,$n\geqslant 3$.请直接写出 $\left|\overrightarrow{a}_n\right|$ 的值.
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    答案
    $\left|\overrightarrow a_n\right|=\begin{cases}1,&n=1,\\\left(\dfrac{\sqrt 3}4\right)^{\frac n2-1},&n\geqslant 2,n\mid 2,\\2\cdot \left(\dfrac{\sqrt 3}4\right)^{\frac{n-1}2},&n\geqslant 3,n\nmid 2.\end{cases}$
    解析
    根据题意,$\overrightarrow a_n$ 是 $\overrightarrow a_{n-1}$ 在 $\overrightarrow a_{n-2}$ 的垂直方向上的分量,如图.因此可得$$\left|\overrightarrow a_n\right|=\begin{cases}1,&n=1,\\\left(\dfrac{\sqrt 3}4\right)^{\frac n2-1},&n\geqslant 2,n\mid 2,\\2\cdot \left(\dfrac{\sqrt 3}4\right)^{\frac{n-1}2},&n\geqslant 3,n\nmid 2.\end{cases}$$
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3
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