
- •27. Векторы на прямой, на плоскости, в пространстве. Геометрический смысл линейной зависимости.
- •Операции над векторами
- •28. Базисы и системы координат. Уравнение множества точек на плоскости и в пространстве: определение, примеры.
- •34. Линейные объекты в Rn: прямые, отрезки, гиперплоскости. Скалярное произведение в арифметических пространствах.
- •Уравнения прямой в пространстве:
- •Векторное произведение. Векторным произведением вектора на вектор называется вектор , удовлетворяющий следующим требованиям:
- •35. Гиперплоскости и полупространства. Выпуклые множества. Выпуклые многогранники.
- •36. Квадратичные формы: определения, примеры, матрица квадратичной формы и её свойства.
- •37. Приведение квадрат. Формы к каноническому и нормальному видам.
- •38. Закон инерции. Положительно (отрицательно) определенные квадратичные формы, критерий Сильвестра.
- •39. Канонические уравнения и вид кривых второго порядка.
- •40. Поверхности второго порядка.
Векторное произведение. Векторным произведением вектора на вектор называется вектор , удовлетворяющий следующим требованиям:
длина
вектора равна
произведению длин векторов
и
на синус угла φ
между ними
;
вектор
ортогонален каждому
из векторов
и
;
вектор
направлен
так, что тройка векторов
является правой.
Обозначение: .
Геометрически вект. произв.
=
ориентированная площадь параллелограмма,
построенного на векторах
,
представленная псевдовектором,
ортогональным этому параллелограмму.
Св-ва векторного произведения:
при
перестановке сомножителей В.ПР. меняет
знак (антикоммутативность),
т.е
обладает сочетательным
св-вом относительно
скалярного множителя, т.е.
обладает распределительным
св-вом:
35. Гиперплоскости и полупространства. Выпуклые множества. Выпуклые многогранники.
Гиперплоскость -
подпространство с размерностью,
на единицу меньшей, чем объемлющее
пр-тво. Напр., для 2мерного пр-тва
гиперплоскость есть прямая (отражаемая
ур-нием ),
для 3хмерного - плоскость и т. д.
Ур-ние
гиперплоскости: - нормальный вектор
к гиперплоскости, тогда ур-ние
гиперплоскости, проходящей через т.
,
имеет вид
Здесь
-скалярное
произведение в
пр-тве
.
В частном случае ур-ние принимает вид
Расстояние
от т. до гиперпл.: -
нормальный вектор к гиперпл., => расст.
от т.
до
гиперпл. даётся формулой
(
-
произвольная т. гиперпл.).
Полупространство,
ограниченное гиперплоскостью α
- геометрическая фигура в пр-ве, для
которой выполняется следующее:
Эта фигура включает в себя плоскость α, но не сводится к ней.
Любой отрезок, ограниченный произвольными точками этой фигуры A и B, не принадлежащими α, не имеет пересечений с плоскостью α.
Любой
отрезок, ограниченный произвольными
точками этой фигуры A и B, где А принадлежит
α, а B - нет, имеет пересечение с плоскостью
α. Пусть будет
векторным пространством,
линейной
формой,
тогда каждое число
определяет
закрытое полупространство
Если неравенство строгое,
то полупространство
наз.открытым.
Выпуклые
множества. Мн-во (в аффинном или векторном пр-ве)
наз.выпуклым,
если оно содержит вместе с любыми
2мя точкамисоединяющий
их отрезок.
Пусть -аффинное или векторное пр-во
над полем вещественных
чисел
.Мн-во
наз.
выпуклым,
если вместе с любыми 2мя т.
мн-ву
принадлежат
все т. отрезка
,
соединяющего в пр-ве
т.
и
.
Этот отрезок можно представить как
Выпуклые подмножества мн-ва (мн-во
вещ. чисел) предст. собой интервалы из
.
Примерами
выпуклых подмножеств в 2мерном
Евклидовом пр-ве ()
явл. правильные
многоугольники.
Примерами
выпуклых подмножеств в 3мерном
Евклидовом пр-ве ()
явл. Архимедовы
тела и правильные
многогранники.
Св-ва:
Выпуклое мн-во в топологическом линейном пр-ве явл. связным и линейно связным, гомотопически эквивалентным точке.
В терминах связности, выпуклое мн-во можно определить так: мн-во выпукло, если его пересечение с любой (вещественной) прямой связно.
Пусть
- выпуклое мн-во в линейном пр-ве. Тогда для любых элементов
принадлежащих
и для всех неотриц.
, таких что
, вектор
принадлежит
Вектор
называется выпуклой комбинацией элементов
.
Пересечение любого числа выпуклых мн-в явл. выпуклым мн-вом, таким образом выпуклые подмножества образуют полную сетку. Это так же означает и то, что любое подмножество
линейного пр-ва содержится внутри малого выпуклого мн-ва (выпуклой оболочки мн-ва
), т.е. пересечение всех выпуклых мн-в содержит
.
Замкнутые выпуклые мн-ва м.б. определены как пересечения замкнутых полупр-в (мн-ва точек в пр-ве, кот. лежат только на 1ой части гиперплоскости). Из выше сказанного становится понятным, что такие пересечения явл. выпуклыми и замкнутыми мн-вами. Для доказательства обратного, т.е. что каждое выпуклое мн-во м.б. представлено в виде пересечения, можно использовать теорему об опорной гиперплоскости в форме в кот. для данного замкнутого выпуклого мн-ва
и т.
, не принадлежащей ему, существует замкнутое полупр-во
, содержащее
и не содержащее
. Теорема об опорной гиперплоскости является частным случаем теоремы Хана - Банаха из функционального анализа.
Теор. Хелли: Предположим в конечном семействе выпуклых подмн-в
, пересеч. любых
из них непусто => пересечение всех подмн-в из этого семейства непусто.
Любое выпуклое мн-во единичной площади в
можно целиком заключить в некоторый треугольник площади 2.