问题 解答题
已知向量
a
b
满足|
a
|=|
b
|=1
,且|k
a
+
b
|=
3
|
a
-k
b
|(k>0)
,令f(k)=
a
b

(1)求f(k)=
a
b
(用k表示);
(2)当k>0时,f(k)≥x2-2tx-
1
2
对任意的t∈[-1,1]恒成立,求实数x取值范围.
答案

(Ⅰ)由题设得|

a
|2=|
b
|2=1,对|k
a
+
b
|=
3
|
a
-k
b
|

两边平方得k2

a
2+2k
a
b
+
b
2
=3(
a
2
-2k
a
b
+k2
b
2
). …(2分)

展开整理易得f(k)=

a
b
=
k2+1
4k
(k>0).…(4分)

(Ⅱ)∵f(k)=

k2+1
4k
=
k
4
+
1
4k
1
2
,当且仅当k=1时取得等号.…(6分)

欲使f(k)≥x2-2tx-

1
2
对任意的t∈[-1,1]恒成立,等价于
1
2
x2-2tx-
1
2
…(7分)

即g(t)=2xt-x2+1≥0在[-1,1]上恒成立.

而g(t)在[-1,1]上为单调函数或常函数,

所以

g(1)=2x-x2+1≥0
g(-1)=-2x-x2+1≥0
,…(11分) 

解得1-

2
≤x≤
2
-1,…(13分)

故实数x的取值范围为[1-

2
2
-1]. …(14分)

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