Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Geom / AnGeom_5

.pdf
Скачиваний:
46
Добавлен:
23.03.2015
Размер:
805.95 Кб
Скачать

Правая 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

Соседние файлы в папке Geom