Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lektsii_vyssh_matem.pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
08.02.2016
Размер:
1.46 Mб
Скачать

Скалярный квадрат вектора равен квадрату его модуля.

Тогда i i 1;

j j 1;

k k 1 . Если

 

 

и наоборот.

a

b , то a b 0

 

 

 

 

 

 

Следовательно, условие перпендикулярности векторов: a b a b 0 .

Тогда i j 0 ;

i k 0 ;

j k 0 .

 

 

 

Найдем скалярное произведение векторов, заданных в координатной форме.

Пусть

 

 

;az axi ay

j az k ,

b bx ;by ;bz bxi by j bz k , тогда

a ax ;ay

 

 

 

 

 

 

a b

axi ay j azk bxi by j bzk axbx ayby azbz .

Скалярное произведение в координатной форме равно сумме парных произведений одноименных координат векторов.

Физический смысл скалярного произведения: A F S F S cos . Работа

постоянной силы F на прямолинейном пути S равна скалярному произведению вектора силы F на вектор перемещения S .

Примеры .

 

3 j k и

b 1; 2;

2 ,

1) Найти скалярное произведение векторов a 2i

угол между ними, проекцию одного вектора на другой.

2)Найти работу силы F 3; 1; 1 на прямолинейном пути S i j 2k .

2.6.Векторное произведение векторов

Определение. Тройка некомпланарных векторов a, b , c называется пра-

вой (+), если кратчайший поворот от a к b из конца оси c виден против часовой стрелки, в противном случае, тройка называется левой (–).

Рис. 2.11

Координатные орты ( i , j , k ) составляют правую тройку векторов, система

координат в этом случае называется тоже правой.

Определение . Векторным произведением a на b называется вектор c ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и удовлетворяющий условиям:

обозначаемый символом c

a b

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

sin , φ – угол между a и b ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

a

 

 

 

2)

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a , c b ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) тройка векторов a, b , c образует правую тройку.

Рис.2.12

21

Геометрический смысл

 

 

 

:

Модуль векторного произведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a b

 

 

a b

 

 

численно равен площади параллелограмма, построенного на векторах a ,

 

b , как

на сторонах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следствие. Площадь треугольника, построенного на векторах a , b , как на

сторонах, равна половине модуля векторного произведения a на b , S

1

 

 

 

 

 

.

 

 

 

2

 

a b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Момент силы F , приложенной к т. А, относи-

Физический смысл a b :

 

тельно т.О равен векторному произведению вектора OA на вектор силы F ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M F OA F M xi M y j M zk . Тройка (OA, F , M F ) должна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

быть правой. Координаты M x , M y , M z

вектора M F есть моменты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этой силы относительно координатных осей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.13

Свойства a b :

1)a b b a (антикоммутативность);

2)1a 2b 1 2a b ;

 

 

 

 

 

3) c

a

b c

a

c b .

Таким образом, векторные многочлены можно перемножать векторно по правилу перемножения алгебраических многочленов, учитывая антикоммутативность.

Пусть a axi ay j azk , b bxi by j bzk . Найдем векторное произведе-

ние ортов: i i 0 ,

т. к.

i i

 

 

i

 

i

 

sin0 0 ; аналогично

j j 0 , k k 0 ;

i j k , действительно,

i k ,

 

j k ,

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

k

i

 

 

j

1 и тройка i , j ,k – пра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

вая. Аналогично можно получить

j k i

и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объединим всевозможные векторные произведения ортов i , j , k

в таблицу:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i j k i

j k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда a b axi ay j azk bxi by j bzk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ax

ay

az

.

 

 

i aybz azby j axbz bxaz k

axby bxay

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bx

by

bz

 

 

 

Примеры .

 

 

 

 

, если a 1; 2;

2 ;

b i k .

 

1. Найти 2a

3b

 

2. Найти S ABC , т. А(1; -1), т.В(4; -2), т.С(3;3).

 

 

 

 

 

2.7. Понятие смешанного произведения векторов

 

 

Определение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Смешанным произведением векторов a, b , c называется ска-

лярное произведение вектора

 

 

 

 

на вектор c .

 

 

 

 

 

a b

 

 

 

 

 

 

22

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]