Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
27
Добавлен:
11.02.2016
Размер:
31.43 Mб
Скачать

Производная

Асимптоты

Вертикальные асимптоты

 

Прямая x = a называется

 

 

 

Вертикальные асимптоты могут

 

вертикальной асимптотой

 

 

 

проходить лишь только через

 

графика функции y = f (x), если

 

точки разрыва графика функции

 

имеет место хотя бы одно из

 

 

 

 

y = f (x) или через граничные

 

равенств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точки области определения.

 

 

lim f (x)= ±¥

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x®a +0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( x®a -0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Невертикальные асимптоты

 

 

 

 

Невертикальная асимптота –

 

 

 

 

Достаточное условие

 

 

существования невертикальной

 

это такая прямая y = kx + b , что

 

 

расстояние от т.

M (x, f (x))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

асимптоты

 

 

Если существуют конечные пределы

 

графика функции y = f (x) до

 

 

 

k =

lim

 

 

 

f (x)

и

 

этой прямой стремится к 0, если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ® +¥ (или x ® ).

 

 

 

 

 

x®+¥

 

x

 

 

 

 

 

 

( или x®-¥ )

 

 

 

 

При k ¹ 0 асимптоту называют

 

b =

lim

 

 

( f (x)- kx), то прямая

 

наклонной;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x®+¥

 

 

 

 

 

 

 

 

при k = 0 асимптоту y = b

 

 

 

 

 

( или x®-¥ )

 

 

 

 

 

y = kx + b есть асимптота графика

 

называют горизонтальной.

 

 

 

функции y = f (x) при x ® +¥

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(или x ® ).

 

 

 

ð

Найти асимптоты линии

f ( x ) =

 

 

2 x - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

( x - 1 )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение: 1) D( f ) = ( ;1 ) È( 1;)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

lim f ( x ) = lim

2 x - 1

= +¥ Þ x = 1 вертикальная асимптота

 

 

 

x®1

x®1 ( x - 1 )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) находим k =

 

lim

f ( x )

=

lim

 

 

2 x - 1

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

( x®-¥ )

x

( x®-¥ ) x( x - 1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

x

®+¥

 

 

 

x®+¥

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b =

lim

( f ( x ) - kx ) =

 

 

lim

 

2 x - 1

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ®+¥

 

 

 

 

 

 

 

x ®+¥

( x

- 1 )

2

 

 

 

 

 

 

( x ®-¥ )

 

 

 

( x ®-¥ )

 

 

 

y = 0 горизонтальная асимптота при x ® ±¥

51

Таблица интегралов

Таблица интегралов

1.

ò dx = x + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

ò sin xdx = - cos x + c

 

 

2. ò x

a

dx

=

 

 

xa +1

+ c ,a ¹ -1

 

 

6.

ò cos xdx = sin x + c

 

 

 

 

 

 

 

a + 1

 

 

7.

ò

 

 

dx

 

= tgx+c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1

ò

 

 

= 2

 

 

 

 

x + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

ò

 

 

 

 

= -ctgx + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2

ò

 

= -

 

+ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

ò tgxdx = - ln

 

 

cos x

 

 

+ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

ò a

x

dx

=

 

 

 

 

 

+ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

ò ctgxdx = ln

 

sin x

 

+ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

ò

 

dx

 

= ln

 

tg

x

 

+ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 ò e x dx = e x + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

2

 

 

 

 

 

4. ò

 

dx

= ln

 

x

 

+ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ x

 

 

 

 

 

p

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

ò

 

 

 

 

 

 

 

= ln

tgç

 

+

 

÷

+ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è 2

 

 

 

 

 

4 ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. ò

 

 

dx

 

 

 

 

=

 

1

×arctg

x

+ c

 

 

17. ò shxdx = chx + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a 2 + x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. ò

 

 

dx

 

 

 

=

 

 

1

 

× ln

 

x - a

 

+ c

 

 

18. ò chxdx = shx + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 - a 2

 

 

2a

 

x + a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. ò

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

= arcsin x + c

 

 

19. ò

 

 

dx

 

 

 

 

= thx + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

2

- x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

ch

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

20. ò

 

 

 

 

 

 

= -cthx + c

 

 

 

16. ò

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ln x +

 

x

 

+ m

+ c

 

 

sh2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 + m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

 

ò

 

 

a 2 + x 2 dx = x ×

a 2 + x 2

+ a 2

× ln x +

 

 

a 2 + x 2

+ c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.

 

 

ò

 

 

 

a 2 - x 2 dx = x ×

a 2 - x 2

+ a 2

× arcsin x + c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

Формула Ньютона-Лейбница:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

¢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ò f ( x )dx = F( x )

= F(b )-F( a ) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F (x)= f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52

Векторы

Прямоугольная декартовая система координат

Прямоугольная декартовая система координат на плоскости

(в пространстве) – это упорядоченная пара (тройка) взаимно перпендикулярных осей с общим началом отсчета точкой О.

 

 

 

 

Правая система координат

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

y

 

 

 

M z

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M y

 

 

 

 

 

 

0

y

0

 

x

M x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Левая система координат

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

M

M x

 

 

 

 

M y

 

y

0

x

 

 

 

y

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Координаты точки

 

 

 

направленный отрезок с началом в точке М1 и концом в точке М2.

 

M1 M2

Величиной направленного отрезка

 

некоторой оси u

 

M1 M2

 

(обозначение: вел.

 

или M1 M 2 ) называют его длину, взятую со знаком

M1 M2

«плюс», если направление отрезка совпадает с направлением оси или его длину, взятую со знаком «минус», если направление отрезка противоположно направлению оси.

Координатами произвольной точки М в заданной системе координат называют

упорядоченную тройку чисел (x , y , z), где х = вел. OM x (абсцисса т. М),

у = вел. OM y (ордината т. М),

z = вел. OM z (аппликата т. М),

M x , M y и M z – ортогональные проекции т. М соответственно на оси Ох, Оу, Оz.

53

 

 

 

Векторы

 

 

 

 

 

Расстояние между двумя точками

 

 

d = A1 A2 = x2 - x1 , если точки A1 (x1 ) и A2 (x2 ) лежат на координатной

оси х.

 

 

 

 

 

d = M1M 2

=

(x2 - x1 )2 + y(2 - y1 )2 , если точки M1(x1 , y1 ) и M2 (x2 , y2 )

лежат на координатной плоскости xOy .

 

 

d = M1M2 = (x2 - x1 )2 + y(2 - y1 )2 + z(2 - z1 )2

 

 

для точек M1(x1 , y1 , z1 ) и M 2 (x2 , y2 ,z2 ).

 

 

 

 

Деление отрезка в данном отношении

 

 

y

 

 

Рассмотрим три точки M 1 (x1 , y1 ),

M 2 (x2 , y2 ) и

 

 

M (x, y), которые произвольно расположены на одной

 

M 2

 

прямой.

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

Пусть известно число l = вел.M1M -

отношение,

M 1

 

вел.MM 2

 

 

0

 

x

в котором т. М делит направленный отрезок M 1 M 2 .

Тогда x = x1 + lx2

, y = y1 + ly2 .

 

 

 

1 + l

1 + l

 

 

Для пространственного случая еще и z = z1 + lz 2 .

 

 

 

 

 

1 + l

 

 

Если λ = 1, т. е. т. М делит M 1 M 2 пополам, то x = x1 + x2

,

y = y1 + y2 ,

z = z1 + z2

 

 

2

 

2

(формулы деления отрезка M 1 M 2 пополам).

 

 

2

 

 

 

 

 

Если λ < 0, то это обозначает, что точка М находится вне M 1 M 2 , т.е. делит

M 1 M 2 внешним образом.

 

 

 

 

 

54

 

 

 

 

 

 

Векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Понятие вектора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

Вектор – это направленный отрезок . Вектор a задан, если известны его

 

длина

r

 

r

 

a

, а также углы a , b и g , которые a образует соответственно с осями

 

Ох, Оу, Oz.

r

 

cosa , cos b , cosg

принято называть направляющими косинусами a .

Коллинеарные векторы расположены на одной прямой или на параллельных прямых.

r

0 нулевой вектор (начало и конец совпадают)

r

0

r

, если:

1)

r

0

= 1

a

единичный вектор (орт) вектора a

a

 

 

 

 

 

r

0

r

 

 

 

 

2) a

­­ a

r

− орт оси Ох,

r

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

j − орт оси Оу,

 

k − орт оси Оz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

r

 

 

 

1)

 

r

 

 

 

r

 

 

 

Вектор ( -a ) противоположный вектору

a , если:

a

­¯ -a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

r

 

=

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

- a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

éa

­­ b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

= b Û

ê

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ê

a

=

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Компланарные векторы расположены в одной плоскости или в

 

 

 

параллельных плоскостях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сложение ( вычитание) векторов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

d

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

2

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

=a

+b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

 

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = a + b ,

d =a

-b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Правило треугольника :

 

r

 

r

 

£

r

 

+

 

 

r

 

 

 

 

 

 

a

+ b

 

a

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Векторы

 

Умножение вектора на число

 

r

r

Произведением вектора b на число l (или числа l на вектор b ) называют

 

 

r

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

такой вектор a

= lb , который удовлетворяет следующим условиям:

1)

r

=

 

l

r

 

 

 

 

 

 

r

 

r

 

 

a

 

b

 

 

 

 

 

 

2) a

­­ b , если l > 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

­¯ b , если l < 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

(!)

r

 

r

 

r0

 

r0

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

=

a

 

×a

Þ a

=

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

Координатная форма задания вектора

 

y

 

M

 

 

Вектор

r

задан на плоскости хОу, если

 

 

 

 

 

a = M 1 M 2

B 2

( y 2 )

 

2

 

 

известны координаты его начала и конца, т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M 1 (x1 , y1 ) и M 2 (x2 , y2 ).

 

B ( y )

M

 

 

 

Числа x2 - x1 = a x , y2 - y1 = a y , а также

 

x

z 2 - z1

= a z (для пространственного случая)

1

1

1

 

 

A ( x )

A

( x

)

называют координатами вектора

r

 

a и записывают

r

1

1

2

r

2

 

 

 

 

 

= (a x , a y )

или

= (a x , a y , az ) (для пространственного случая). Такая

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

запись называется координатной формой задания a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r

 

r

 

 

 

 

 

i = (1,0,0),

j = (0,1,0),

 

k = (0,0,1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

a x

2 + a y 2 + az

2

 

 

 

Длина вектора a :

a =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

 

 

 

 

 

 

 

Если a = (a x ,a y ,az ), b = (bx ,by ,bz ), то

 

 

r

r

 

ìa x = bx

1.

Û

ï

a

= b

ía y = by

 

 

 

 

ï

 

 

 

 

îaz = bz

 

r

r

 

 

3. a ±b=(ax ±bx ,ay ±by ,az ±bz )

 

r

 

 

 

r

a

x

 

a y

 

a

z

 

 

 

 

 

2.

a

 

 

 

b Û

 

=

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bx

by

 

bz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

= (l a x ,l a y ,l az )

 

4. l a

 

 

56

 

 

 

 

Векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проекция вектора на ось

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

M 2

Проекцией вектора a = M 1 M 2 на ось u

 

 

r

называют величину направленного отрезка

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1 A2 оси u ( A1 и A2

- ортогональные

 

 

M1

 

 

 

 

j

u

проекции точек M 1

и M 2 на ось u

 

 

A

A

соответственно)

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

=

r

× cosj

 

 

 

 

 

 

прu a

a

 

Геометрический смысл координат вектора

r

Координаты вектора a есть проекции этого вектора на соответствующие координатные оси:

 

 

 

 

 

r

a y

 

r

az =

 

 

r

 

 

 

 

 

 

ax = прx a ,

= прy a ,

прz a

 

 

 

 

 

 

a x =

r

cosa

,

a y

=

 

r

cos b ,

az

=

r

cos g

 

 

 

 

 

a

 

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

0 = (cosa ,cos b ,cosg )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos2a + cos2b + cos2g = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разложение вектора по базису

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Базисом на плоскости называют

 

 

Базисом в пространстве называют

 

 

упорядоченную пару

r

r

 

 

упорядоченную тройку

 

r

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неколлинеарных векторов e1

и e2

 

 

некомпланарных векторов e1

, e2

и e3

 

r

 

r

r

 

r

разложение вектора

r

 

 

 

 

a

= l1 e1 + l2

e2 + l3 e3

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по базису ( e1

, e

2 , e3 );

 

 

 

r

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

(l1 , l2 , l3 ) – координаты вектора a

в базисе ( e1 , e2

, e3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Базис называют ортонормированным, если базисные векторы единичные и ортогональные.

r

r

r

r

 

r

a

= ax i + a y

j + az

k разложение вектора

a

 

 

 

r

r r

 

 

по ортонормированному базису ( i ,

j , k )

 

57

Векторы

Скалярное произведение двух векторов

Скалярным произведением двух векторов

r

r

a

и b , которое обозначается

r r

r

r

 

 

(a b ) или a

×b , называется число равное произведению длин этих векторов

на косинус угла между ними, т.е.

r

r

r

 

r

 

cosj , где j − угол между векторами

r

r

 

 

a

×b =

a

 

b

 

a

и b .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Физический смысл скалярного произведения

r

Если под действием силы F материальная точка перемещается из начала в

r

конец вектора s , то работу A , произведенную этой силой, вычисляют

по формуле

A = F × s × cosj

или

 

 

r

r

A = F × s .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

r

 

 

r

 

 

 

 

 

 

r

Так как

 

a

 

cosj = прbra

и

b

cosj = прarb , то

 

 

 

 

r

r

r

r

 

 

 

r

r

 

r

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a × b =

a

прar b

или

 

a

× b =

 

b

 

прbr a ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т. е. скалярное произведение двух векторов равно произведению длины одного из них на проекцию другого на направление первого.

Свойства скалярного произведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

a

×b = b ×

a

(переместительное);

 

 

 

2.

 

 

 

r

r

 

 

 

 

 

r

r

r

r

 

 

 

 

 

l (a

×b )= la

×b = a

×lb (сочетательное);

 

 

3.

 

r

 

 

r

r

 

 

r

r

r

r

 

 

 

 

 

(a

+ b )c

= a ×c + b ×c (распределительное);

 

 

4.

 

r

r

 

r

2

 

 

(скалярный квадрат вектора)

 

 

a ×a

= a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

2

 

r 2

Þ

r

=

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

= a

a

a 2 ;

 

 

5.

 

 

 

 

 

r

=

(a x

,a y ,az ) и

r

(bx ,by ,bz ), то

r

r

если a

b =

a

× b = a x bx + a y b y + a z bz ;

6.

 

r

 

 

r

Û

 

r

r

 

 

 

 

 

 

a

^ b

a ×b = 0

 

 

 

 

 

(необходимое и достаточное условие ортогональности двух векторов).

Неравенство Коши-Буняковского:

r

r

£

r

×

r

 

a

× b

a

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

Векторы

Векторное произведение двух векторов

r

 

 

 

 

 

Векторным

произведением двух

 

 

r

r

 

c

 

 

 

 

 

векторов a

и b ,

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r r

 

 

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

которое обозначают [ a b

]

или a ´ b , называют такой

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

третий вектор

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c , который удовлетворяет следующим

 

 

 

 

 

r

трем условиям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

r

 

 

r r

 

 

 

r

 

 

r

 

× sinj , где j =

æ r

Ù rö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

c

=

a ´b

 

=

a

×

 

b

 

ç

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ça

, b ÷ ;

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

ø

 

 

 

 

 

 

 

a

 

2.

 

r

 

r

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

c ^ a , c ^ b ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

r

 

 

r

 

 

b

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

упорядоченная тройка векторов a , b , c - правая.

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геометрический смысл модуля векторного произведения

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

c

 

 

 

 

 

Модуль векторного произведения векторов a

и b

 

 

r

 

 

 

 

численно

 

 

 

 

равен

площади

 

параллелограмма,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

r

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

построенного на векторах a

и b как на сторонах :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

r

=

r

= Sпар-ма

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

´ b

c

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Физический смысл векторного произведения

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

O

 

 

r

Пусть к точке М приложена сила F и пусть точка O

 

 

 

 

 

F

некоторая

другая

 

 

точка

пространства(полюс).

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

 

 

моментом силы F относительно точки O , называют

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m0

(F )

 

 

вектор mo (F )= OM ´ F .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свойства векторного произведения

 

 

 

 

1.

r

r

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ´ b = -b ´ a (антипереместительное);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

r

r

 

r

r

r

 

 

r

 

(сочетательное);

 

 

 

 

 

 

 

 

l(a

´ b )= la

´ b = a ´ lb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

r

r

r

r

r

r

 

r

(распределительное);

 

 

 

 

 

 

 

(a ´ b )´ c = a

´ c

+ b ´ c

 

 

 

 

 

 

 

4.

r

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ´a = 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

r

 

 

 

 

 

r

= (a x ,a y ,az ),

 

r

(bx ,b y ,bz ), то

r

r

 

i

j

k

 

 

 

 

 

 

 

a x a y

az

;

 

 

5. Если a

b =

a ´ b =

 

 

 

 

r

 

 

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bx

b y

bz

 

 

 

6.

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a || b Û a

´ b = 0 (необходимое и достаточное условие коллинеарности

 

 

двух векторов) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59

Векторы

Смешанное произведение трех векторов

r r r

Смешанным произведением трех векторов a , b и c , которое обозначают

r r r

ab c , называют число, равное скалярному произведению одного из них на векторное произведение двух других:

r r r

r

r

r

r r r

r

r

r

 

 

 

 

 

 

ab c

= (a

´ b )× c

, ab c

= a ×

(b ´ c ) и т. д.

 

 

 

 

 

Свойства смешанного произведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Модуль смешанного произведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

трех векторов a ,

b

 

и c равен

 

 

 

 

 

 

 

объему V параллелепипеда,

 

 

 

 

 

 

 

построенного на перемножаемых

 

 

 

 

 

 

 

векторах как на ребрах,

 

 

 

 

 

 

 

исходящих из одной вершины:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V =

 

rrr

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

abc

 

r r r

> 0

 

 

 

 

r

,

r

r

правая;

 

 

 

2. Если ab c

, то тройка векторов a

b

и c

 

 

 

r r r

< 0

 

 

 

 

r

,

r

r

левая;

 

 

 

Если ab c

, то тройка векторов a

b

и c

 

 

 

3.

Круговая перестановка не меняет знак смешанного произведения

 

 

 

 

 

 

r r r

r r r

r r r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ab c

= b ca = cab ;

 

 

r

r

r

r

r

r

 

 

 

 

 

 

 

4. (a

´ b )× c

= a

× (b ´ c );

 

 

 

 

 

 

 

5.

Перестановка двух рядом стоящих векторов меняет знак смешанного

 

произведения:

r r r

r rr

r r r

r r r

r r r

rr r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ab c

= -b ac ,

b ca = -cb a ,

cab = -acb ;

6.

 

r

=

 

 

r

 

 

r

= (c x ,c y ,cz ), то

Если a

(a x ,a y ,az ), b = (bx ,b y ,bz ), c

 

 

 

 

 

 

r r r

 

a x

a y

a z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

b x

b y

bz

 

;

 

 

 

 

 

 

 

ab c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c x

c y

c z

 

 

 

7.

r

r

r

компланарны Û

r r r

= 0 (необходимое и достаточное

a ,

b и c

ab c

условие компланарности трех векторов).

60

Соседние файлы в папке Справочники