- •«Омский государственный технический университет» Векторная алгебра Омск - 2011
- •Содержание
- •Предисловие
- •1. Векторы и линейные операции над ними
- •1.1. Основные понятия
- •1.2. Линейные операции над геометрическими векторами
- •1.3. Свойства линейных операций
- •1.4. Линейная зависимость между векторами
- •2. Линейные операции над геометрическими векторами в координатной форме
- •2.2. Проекция вектора на ось
- •2.3. Составляющая вектора на оси. Связь между составляющей и проекцией
- •2.4. Координаты вектора в дск
- •2.5. Радиус-вектор точки. Координаты точки в пространстве
- •2.12. Координаты единичного вектора. Направляющие косинусы
- •3. Скалярное произведение двух векторов
- •2. Свойства скалярного произведения.
- •4. Векторное произведение двух векторов
- •2. Свойства векторного произведения
- •4. Физический смысл векторного произведения.
- •5. Смешанное (векторно-скалярное) произведение трёх векторов
- •2. Свойства смешанного произведения.
- •Методические указания к решению задач индивидуальных домашних заданий (идз)
- •Линейные операции над векторами
- •Скалярное произведение двух векторов и его приложения
- •3. Векторное произведение двух векторов и его приложения
- •Смешанное произведение трёх векторов и его приложения
- •7. Индивидуальные домашние задания
- •З а д а ч а 1
- •З а д а ч а 2
- •З а д а ч а 3
- •З а д а ч а 4
- •2. Даны три вектора: ,,.
- •З а д а ч а 5
- •1. Даны три вектора силы: ,,. Найти работу, совершаемую равнодействующей этих сил при перемещении
- •З а д а ч а 6
- •З а д а ч а 7
- •З а д а ч а 8
- •1. Даны вершины треугольника ,,. Вычис-
- •З а д а ч а 9
- •З а д а ч а 10
- •4.1. Контрольные вопросы
- •Список литературы
2.3. Составляющая вектора на оси. Связь между составляющей и проекцией
Пусть на осизадан векторединичной длины (орт), идущий по положительному направлению оси,проекция векторана ось,составляющая векторана ось. | |
1.
|
Вектор , следовательно .
|
2.
|
Вектор , следовательно . |
3.
|
Так как , следовательно, .
|
Составляющая вектора на ось есть вектор равный произведению проекции вектора на ось на орт направления. |
2.4. Координаты вектора в дск
Вектор ,, тогда, т.е. . Проекции вектора на координатные оси равны:
Z
называется
разложением вектора
по базису
,
где
называются
координатами
вектора
,
они жекоэффициенты
в разложении или проекции
вектора
на
координатные
оси. Записывают
или.
В дальнейшем будем использовать
запись
.
x |
Замечания: координатные ортыимеют координаты; векторы ,,удовлетворяют условиям: 1) векторы попарно перпендикулярны; 2) векторылинейно независимы так как . Следовательно, векторы,,образуют ортонормированный базис трехмерного пространства; любой вектор разлагается по базисуединственным образом: .
|
2.5. Радиус-вектор точки. Координаты точки в пространстве
|
Определение. Вектор , идущий из начала координат в точкуМ, называется радиус-вектором точки М, . Координатами точки М будем называть координаты её радиус- вектора или проекции на координатные оси, т. е.. |
2.6. Координаты вектора
|
Пусть в базисе заданы точки и. Тогда ,. .
| ||
Чтобы найти координаты вектора надо из координат конца вычесть координаты начала. | |||
Аналогино: ,
| |||
| |||
2.7. Линейные операции над векторами
Если в пространстве задан базис и в нём векторы и, то выполнение линейных операций над векторами сводится к выполнению тех же операций над
их координатами: ,
если действительное число, то .
2.8. Модуль вектора через координаты
Пусть вектор задан своими координатами. | |
Тогда вектор является диагональюпрямоугольного параллелепипеда с длинами сторон. Применяя дважды теорему Пифагора, получим: ,
|
2
|
Пусть заданы точки и. Вектор , следовательно, . |
2.10. Деление отрезка в данном отношении
Пусть на прямой задан отрезокАВ, где ,, и точка, лежащая внутри отрезкаАВ. Тогда, если , то говорят, что точкаделит отрезокАВ в отношении внутренним образом. Следовательно,и. Отсюда имеем
|
| |
Аналогично получаем:
Если , то точкасередина отрезка, тогда координаты середины отрезка вычисляются по формулам: | ||
Если, то точкасовпадет с точкойA. Если точкане лежит внутри отрезка, то. В этом случае векторы, следовательно,, векторы сонаправленыи =. |
Условие коллинеарности двух векторов
Условие коллинеарности двух векторов записывается в виде .
Если в пространстве задан базис и в нём векторы и ,
то что равносильно записи:
Объединяя последние равенства, получим , т.е. условие коллинеарности векторов:
Замечание. Если два вектора, заданные своими координатами, илинейно зависимы, то, то их координаты пропорциональны, т.е.и наоборот, если координаты пропорциональны, то векторы линейно зависимы.