Скалярное произведение двух векторов и его свойства

Определение. Скалярным произведением двух векторов иназывается число, равное произведению модулей векторовина косинус угла между ними.

Скалярное произведение векторов иобозначают, или.

Итак, по определению

,

где - угол между векторамита.

Если хотя бы один из векторов нулевой, то угол не определен и скалярное произведение по определению считают равным нулю.

Поскольку по формуле

то формулу скалярного произведения можно записать еще и таким образом:

или

.

Таким образом, скалярное произведение двух векторов равно произведению модуля одного из векторов на проекцию второго вектора на направление первого.

Скалярное произведение имеет следующие свойства:

1.Скалярное произведение коммутативно, то есть для любых векторов . (2.14)

2. , т.е. для произвольного вектора его скалярный квадрат равняется квадрату модуля этого вектора. Отсюда. (2.15)

3. Скалярное произведение равно нулю тогда и только тогда, когда сомножители ортогональны или хотя бы один из них равен нулю.

4. Скалярное произведение ассоциативно относительно скалярного множителя, то есть. (2.16)

5. Скалярное произведение дистрибутивный относительно сложения, то есть для произвольных трех векторов имеет место равенство

.

6. Векторы ортонормального базиса удовлетворяют соотношениям:

,

.

Рассмотрим теперь два вектора и, которые заданы координатами в прямоугольной системе координат:;,

Т.е.,.

Тогда, пользуясь перечисленными свойствами скалярного произведения, получим,

, скалярное произведение двух векторов в ортонормальном базисе равно сумме произведений их соответствующих координат.

, модуль вектора равен корню квадратному из суммы квадратов его координат.

Косинус угла между двумя векторами .

Для ортонормального базиса получим:

и условие ортогональности двух векторов приобретает вид: .

Если ,,

при ,

при .

Векторное произведение двух векторов, его свойства

Определение 2.21. Векторным произведением вектора на векторназывается вектор(рис. 2.15), у которого: 1) длина численно равняется площади параллелограмма, построенного на этих векторах.

2) вектор перпендикулярен к плоскости, в которой лежат векторыи, т.е.и;

3) вектор направлен таким образом, чтобы кратчайший поворот от векторак векторуосуществлялся против часовой стрелки, если смотреть на него из конца вектора.

Векторное произведение векторов иобозначается символомили.

Из определения вытекает, что .Свойства:

1) - антикоммутативность;

2) - ассоциативность относительно скалярного множителя;

3) - дистрибутивность относительно сложения;

4) означает коллинеарность векторови.

Для векторного произведения основных ортов справедлива такая таблица (табл.2.1).

Таблица 2.1

	0
		0
			0

С использованием этой таблицы можно доказать, что если векторы изаданные своими координатами в прямоугольной системе координат т.е.

; ,

то

.

Если иколлинеарны, тои из (2.31) получим, что, - условие коллинеарности векторов.

Векторное произведение может использоваться для вычисления площади параллелограмма, а значит, треугольника и любого плоского многоугольника, а также для вычисления момента силы. В случае, когда тело неподвижно закреплено в т., а в т.этого тела приложена сила, тогда момент силы, а величина момента равна.

Пример Сила приложена к точке. Определить момент этой силы относительно начала координат.