- •Часть I. Аналитическая геометрия глава 1. Элементы векторной алгебры
- •§ 1. Векторы и линейные операции над ними
- •Понятие вектора
- •Сложение векторов
- •Свойства операции сложения
- •Умножение вектора на число
- •Свойства операции умножения вектора на число
- •Критерии коллинеарности и компланарности
- •§ 2. Аффинная система координат
- •Свойства координат векторов
- •О риентация тройки векторов
- •Свойства ориентации
- •Преобразования систем координат на плоскости
- •§ 3. Скалярное произведение
- •Некоторые свойства скалярного произведения
- •§4. Векторное произведение Определение векторного произведения.
- •Свойства векторного произведения
- •Выражение векторного произведения через координаты перемножаемых векторов в ортонормированном базисе
- •§5.Смешанное произведение
- •Свойства смешанного произведения
- •§ 6. Двойное векторное произведение
О риентация тройки векторов
Упорядоченная
тройка некомпланарных векторов называется
правой,
если, глядя с конца третьего вектора на
плоскость первых двух, мы видим поворот
от первого вектора ко второму по
кратчайшему
пути происходящим против часовой
стрелки. В противном случае тройка
называется левой.
Так, на рис. 1.9 тройка
является левой.
Рис. 1.9
Свойства ориентации
1. {
- правая}
{
- левая}.
2. {
- правая}
{
- левая}.
3. {
- правая}
{
- правая}.
Перестановка упорядоченного множества называется циклической, если каждый его элемент ставится на место предыдущего (или последующего). Как мы видим, при циклической перестановке тройки векторов ее ориентация не меняется.
Базисные векторы
правого ортонормированного базиса
будем обозначать
(так же, как и в школе). В дальнейшем мы
будем использовать только прямоугольные
системы координат, как правило, правые.
Преобразования систем координат на плоскости
Параллельный
перенос. Параллельным
переносом называется
такое преобразование системы координат,
при котором координатные оси «старой»
и «новой» систем сонаправлены (рис.1.10).
Выберем на плоскости произвольную точку
и обозначим
ее координаты в старой системе и
– в новой.
Пусть начало новой системы координат
– точка
– в старой системе имеет координаты
.
На рис. 1.10
,
значит,
(7)
Ф
ормулы
(7) и задают преобразование параллельного
переноса.
Преобразование
поворота.
При повороте системы координат начала
старой и новой систем совпадают, а
базисные векторы новой образуют с
базисными векторами старой некоторый
угол
.
Обозначим векторы старой системы, как
обычно,
и
,
а векторы новой –
и
(длины всех базисных векторов равны
единице). На рис. 1.11 видим:
,
.
Если
– произвольная
точка плоскости,
и
– ее
координаты соответственно в старой и
новой
системах координат, то
,
откуда, учитывая единственность координат в выбранном базисе, получаем
(8)
Формулы (8) задают связь старых и новых координат точки при преобразовании поворота.
§ 3. Скалярное произведение
Определение.
Скалярным произведением векторов
и
называется
число
.
Некоторые свойства скалярного произведения
.
.
.
.
.
►Положим
.
Тогда
.◄
.
►
.◄
П
усть
заданы два вектора
и
,
причем
.
Отложим их от одной точки
О
и через конец А
вектора
проведем
прямую
(см. рис. 1.12).
Геометрической
(векторной) проекцией вектора
на вектор
называется вектор
.
Алгебраической проекцией вектора на называется число
.
Если - острый угол, то (рис. 1.12):
,
если - тупой, то (рис. 1.13):
.
Если же
-
прямой угол, то
.
Таким образом, в
любом случае
.
Запишем ещё две
известные вам со школы формулы. Если в
пространстве выбран ортонормированный
базис и заданы два вектора
и
своими координатами, то
-
выражение скалярного произведения через координаты перемножаемых векторов в ортонормированном базисе,
-
вычисление длины вектора в ортонормированном базисе
