Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Matematika_1.pdf
Скачиваний:
59
Добавлен:
17.03.2015
Размер:
3.09 Mб
Скачать

27

Определение. Углом между векторами a и b называется наименьший угол ( 0 ), на который надо повернуть один из векторов отно-

сительно общей начальной точки до его совпадения со вторым.

Определение. Рассмотрим ось l , положительное направление которой совпадает с направлением единичного вектора e , расположенного на

оси. Под углом между вектором a и осью l понимают угол между векторами e и a .

§ 6. Проекция вектора на ось. Теоремы о проекциях

Пусть l – некоторая ось, а AB – вектор, произвольно расположенные в пространстве. Обозначим через A1 и B1 проекции на ось l соответственно

начала A и конца B этого вектора. Предположим, что A1 на оси l имеет координату x1 , а B1 – координату x2 (рис. 1.6).

Определение.

Разность x2 x1

между координатами проекций конца

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на-

 

 

 

 

B

 

 

и начала вектора AB на ось l

A

 

 

 

 

зывается проекцией вектора

 

 

 

 

 

AB

O

 

B1

l

на эту ось.

 

 

x1

A1

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

Если вектор AB образует с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

осью l острый угол, то x2 x1 , и

 

 

Рис. 1.6

 

проекция

x2 x1 0 , если

угол

 

 

 

между осью l и вектором

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тупой, то x2 x1 и проекция отрицательна. Если AB

l , то проекция равна 0.

Теорема 1. Проекция вектора a на ось l равна модулю вектора a , умноженному на косинус угла между вектором и осью:

прl a a cos .

Доказательство. Проекция вектора a не изменится при любом его переносе параллельно самому себе, т.к. при этом x2 и x1 изменяются на одну и ту же

величину. Поэтому достаточно рассмотреть случай, когда начало вектора совпадает с началом O оси l .

 

a

B

B

 

 

 

B

 

 

 

a

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

B1 l

B1

O

l

O

 

l

Рис. 1.7

Рис. 1.8

Рис. 1.9

28

Если угол между вектором и осью острый ( 0 2 ) (рис. 1.7), то

 

 

 

 

 

прl a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OB1

 

OB

 

cos

 

cos

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если же угол тупой (

 

2 ) (рис. 1.8), то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прl

a

 

B1O

 

 

 

OB

 

cos( )

 

OB

 

cos

 

a

 

cos .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наконец, если (рис. 1.9), то пр a 0

и cos 0. Таким образом,

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

снова имеем соотношение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прl a

 

a

 

 

cos .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема 2. Проекция суммы двух векторов на ось равна сумме проек-

ций слагаемых векторов на ось.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство. Пусть AC

AB BC

. Обозначим через x1 , x2 и x3 коор-

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

динаты проекций A1 , B1 и C1 на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ось l точек A , B , C (рис.1.10).

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прl AB x2 x1 ,

 

прl BC x3 x2 ,

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1

 

 

B

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прl AC x3

x1 , т.е.

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прl AC

прl

 

AB прl

BC .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замечание. Эту теорему можно обобщить на случай любого числа слагаемых.

Теорема 3. прl a прl a .

Доказательство. Прежде всего заметим, что если вектор a составляет с осью угол и 0 , то вектор a имеет то же направление, что и вектор a ,

и составляет с осью также угол . Если же 0 , то направление вектора a

противоположно направлению a

и вектор a

составляет с осью

угол

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По теореме 1 имеем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

0 ;

прl a

 

a

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

cos

 

a

 

 

 

cos прl

a ;

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

0 ;

прl a

 

 

a

 

cos 1

 

 

 

 

 

a

 

 

cos 1

 

 

 

 

a

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

cos прl

a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следствие. Проекция разности двух векторов на ось равна разности проекций этих векторов на эту же ось.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]