Geom / AnGeom_5
.pdfПравая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Векторное произведение
Пусть ~e1 = {1, 0, 0}, ~e2 = {0, 1, 0}, ~e3 = {0, 0, 1}. Тогда [~e1, ~e2] = ~e3.
•~e3 ~e1 и ~e3 ~e2
•|~e3| = |~e1||~e2| sin π2 = 1
•{~e1, ~e2, ~e3} правая тройка
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Теорема о записи векторного произведения в координатах.
Пусть в прямоугольной системе координат векторы заданы
своими координатами ~a = {x1, y1, z1} |
~ |
|
|
, y2, z2}. |
|||||||
и b = {x2 |
|||||||||||
Тогда |
|
|
|
, − |
|
|
, |
|
|
|
. |
[~a, ~b] = |
y2 |
z2 |
x2 |
z2 |
x2 |
y2 |
|||||
|
y1 |
z1 |
|
|
x1 |
z1 |
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Доказательство.
Проверим по определению. Обозначим через
~c = |
y2 |
z2 |
|
, − |
x2 |
z2 |
|
, |
x2 |
y2 |
|
|
|
|
y1 |
z1 |
|
|
x1 |
z1 |
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. ~c ~a
Действительно,
(~a, ~c) = x1 |
|
y2 |
z2 |
|
− y1 |
|
x2 |
z2 |
|
+ z1 |
|
x2 |
y2 |
= |
|
|
y1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 y1 z1
= x1 y1 z1 = 0 ~c ~a
x2 y2 z2
Аналогично, ~.
~c b
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Доказательство.
| | | ||~|| ~ |
2. ~c = ~a b sin(~acb)
Обозначим через угол между векторами и ~.
ϕ ~a b
~ 2 sin2 ϕ = 1 − cos2 ϕ = 1 − (~a, b)
| |2|~|2
~a b
2 |
~ |
2 |
sin |
2 |
2 |
~ |
2 |
~ |
2 |
= |
|~a| |
|b| |
|
|
ϕ = |~a| |
|b| |
|
− (~a, b) |
|
=(x21 + y12 + z12)(x22 + y22 + z22) − (x1x2 + y1y2 + z1z2)2 =
=(x21y22 − 2x1x2y1y2 + y12x22) + (x21z22 − 2x1x2z1z2 + z12x22)+ +(y12z22 − 2y1y2z1z2 + z12y22) =
=(x1y2 − y1x2)2 + (x1z2 − z1x2)2 + (y1z2 − z1y2)2
= |
y2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
y2 |
|
2 |
+ |
+ |
= |~c|2 |
||||||||||||
|
y1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Доказательство.
| | | ||~|| ~ |
2. ~c = ~a b sin(~acb)
Обозначим через угол между векторами и ~.
ϕ ~a b
~ 2 sin2 ϕ = 1 − cos2 ϕ = 1 − (~a, b)
| |2|~|2
~a b
2 |
~ |
2 |
sin |
2 |
2 |
~ |
2 |
~ |
2 |
= |
|~a| |
|b| |
|
|
ϕ = |~a| |
|b| |
|
− (~a, b) |
|
=(x21 + y12 + z12)(x22 + y22 + z22) − (x1x2 + y1y2 + z1z2)2 =
=(x21y22 − 2x1x2y1y2 + y12x22) + (x21z22 − 2x1x2z1z2 + z12x22)+ +(y12z22 − 2y1y2z1z2 + z12y22) =
=(x1y2 − y1x2)2 + (x1z2 − z1x2)2 + (y1z2 − z1y2)2
= |
y2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
y2 |
|
2 |
+ |
+ |
= |~c|2 |
||||||||||||
|
y1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Доказательство.
| | | ||~|| ~ |
2. ~c = ~a b sin(~acb)
Обозначим через угол между векторами и ~.
ϕ ~a b
~ 2 sin2 ϕ = 1 − cos2 ϕ = 1 − (~a, b)
| |2|~|2
~a b
2 |
~ |
2 |
sin |
2 |
2 |
~ |
2 |
~ |
2 |
= |
|~a| |
|b| |
|
|
ϕ = |~a| |
|b| |
|
− (~a, b) |
|
=(x21 + y12 + z12)(x22 + y22 + z22) − (x1x2 + y1y2 + z1z2)2 =
=(x21y22 − 2x1x2y1y2 + y12x22) + (x21z22 − 2x1x2z1z2 + z12x22)+ +(y12z22 − 2y1y2z1z2 + z12y22) =
=(x1y2 − y1x2)2 + (x1z2 − z1x2)2 + (y1z2 − z1y2)2
= |
y2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
y2 |
|
2 |
+ |
+ |
= |~c|2 |
||||||||||||
|
y1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Доказательство.
| | | ||~|| ~ |
2. ~c = ~a b sin(~acb)
Обозначим через угол между векторами и ~.
ϕ ~a b
~ 2 sin2 ϕ = 1 − cos2 ϕ = 1 − (~a, b)
| |2|~|2
~a b
2 |
~ |
2 |
sin |
2 |
2 |
~ |
2 |
~ |
2 |
= |
|~a| |
|b| |
|
|
ϕ = |~a| |
|b| |
|
− (~a, b) |
|
=(x21 + y12 + z12)(x22 + y22 + z22) − (x1x2 + y1y2 + z1z2)2 =
=(x21y22 − 2x1x2y1y2 + y12x22) + (x21z22 − 2x1x2z1z2 + z12x22)+ +(y12z22 − 2y1y2z1z2 + z12y22) =
=(x1y2 − y1x2)2 + (x1z2 − z1x2)2 + (y1z2 − z1y2)2
= |
y2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
y2 |
|
2 |
+ |
+ |
= |~c|2 |
||||||||||||
|
y1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Доказательство.
| | | ||~|| ~ |
2. ~c = ~a b sin(~acb)
Обозначим через угол между векторами и ~.
ϕ ~a b
~ 2 sin2 ϕ = 1 − cos2 ϕ = 1 − (~a, b)
| |2|~|2
~a b
2 |
~ |
2 |
sin |
2 |
2 |
~ |
2 |
~ |
2 |
= |
|~a| |
|b| |
|
|
ϕ = |~a| |
|b| |
|
− (~a, b) |
|
=(x21 + y12 + z12)(x22 + y22 + z22) − (x1x2 + y1y2 + z1z2)2 =
=(x21y22 − 2x1x2y1y2 + y12x22) + (x21z22 − 2x1x2z1z2 + z12x22)+ +(y12z22 − 2y1y2z1z2 + z12y22) =
=(x1y2 − y1x2)2 + (x1z2 − z1x2)2 + (y1z2 − z1y2)2
= |
y2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
y2 |
|
2 |
+ |
+ |
= |~c|2 |
||||||||||||
|
y1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Доказательство.
| | | ||~|| ~ |
2. ~c = ~a b sin(~acb)
Обозначим через угол между векторами и ~.
ϕ ~a b
~ 2 sin2 ϕ = 1 − cos2 ϕ = 1 − (~a, b)
| |2|~|2
~a b
2 |
~ |
2 |
sin |
2 |
2 |
~ |
2 |
~ |
2 |
= |
|~a| |
|b| |
|
|
ϕ = |~a| |
|b| |
|
− (~a, b) |
|
=(x21 + y12 + z12)(x22 + y22 + z22) − (x1x2 + y1y2 + z1z2)2 =
=(x21y22 − 2x1x2y1y2 + y12x22) + (x21z22 − 2x1x2z1z2 + z12x22)+ +(y12z22 − 2y1y2z1z2 + z12y22) =
=(x1y2 − y1x2)2 + (x1z2 − z1x2)2 + (y1z2 − z1y2)2
= |
y2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
z2 |
|
2 |
|
x2 |
y2 |
|
2 |
+ |
+ |
= |~c|2 |
||||||||||||
|
y1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
z1 |
|
|
|
x1 |
y1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналитическая геометрия. Лекция 5
Правая тройка векторов Векторное произведение векторов Векторное произведение
Свойства векторного произведения
Доказательство.
|~c| |
2 |
~ |
2 |
|
= (|~a||b| sin ϕ) |
|
| | | ||~|| |
~c = ~a b sin ϕ
Аналитическая геометрия. Лекция 5