
- •Список рекомендуемой литературы
- •Элементы векторной алгебры Лекция 1 Векторы. Линейные операции над векторами
- •§1. Понятие вектора
- •Задания для самостоятельной работы
- •§2. Сложение и вычитание векторов
- •Правило треугольника
- •Правило параллелограмма
- •Правило многоугольника
- •Правило построения разности двух векторов
- •Задания для самостоятельной работы
- •§3. Умножение вектора на число
- •§4. Линейная зависимость векторов и ее свойства
- •Примеры
- •Свойства линейно зависимой системы векторов
- •Задания для самостоятельной работы
- •Лекция 3 Базис. Координаты вектора
- •§5. Базис. Координаты вектора в данном базисе
- •И их свойства
- •Свойства координат векторов
- •Задания для самостоятельной работы
- •Лекция 4 Нелинейные операции над векторами
- •§6. Скалярное произведение двух векторов
- •Геометрические свойства скалярного умножения векторов
- •Алгебраические свойства скалярного умножения векторов
- •Приложение скалярного произведения векторов к доказательству теорем
- •Задания для самостоятельной работы
- •Лекция 5 Нелинейные операции над векторами
- •§7. Понятие об ориентации пространства и плоскости
- •Задания для самостоятельной работы
- •§8. Векторное произведение двух векторов
- •Геометрические свойства векторного умножения векторов
- •Алгебраические свойства векторного умножения векторов
- •Применение векторного произведения
- •Задания для самостоятельной работы
- •§9. Смешанное произведение трех векторов
- •Алгебраические свойства смешанного умножения векторов
- •Применение смешанного произведения трех векторов
- •§10. Понятие аффинной и прямоугольной декартовой
- •Задания для самостоятельной работы
- •§11. Основные аффинные и метрические задачи
- •Основные аффинные задачи
- •Основная метрическая задача
- •Задания для самостоятельной работы
- •Лекция 8 Формулы преобразования координат
- •§12. Преобразование аффинной системы координат
- •Частные случаи преобразования аффинной системы координат
- •Задания для самостоятельной работы
- •§13. Понятие направленного угла между векторами. Преобразование прямоугольной системы координат
- •Частные случаи преобразования прямоугольной системы координат
- •Задания для самостоятельной работы
- •§14. Полярные координаты
- •Задания для самостоятельной работы
- •Прямая линия на плоскости Лекция 9 Прямая в аффинной системе координат
- •§15. Различные уравнения прямой
- •Задания для самостоятельной работы
- •§16. Общее уравнение прямой и его частные случаи
- •Частные случаи общего уравнения прямой
- •Задания для самостоятельной работы
- •§17. Основные аффинные задачи, связанные с прямой на плоскости (обзор)
- •Задания для самостоятельной работы
- •§18. Уравнение прямой, заданной точкой и
- •Задания для самостоятельной работы
- •§19. Основные метрические задачи, связанные с прямой на плоскости
- •§20. Различные уравнения плоскости
- •Задания для самостоятельной работы
- •§21. Общее уравнение плоскости
- •Задания для самостоятельной работы
- •§22. Основные аффинные задачи, связанные с плоскостью (обзор)
- •Задания для самостоятельной работы
- •Лекция 12 Плоскость в прямоугольной системе координат
- •§23. Основные метрические задачи, связанные с плоскостью
- •Задания для самостоятельной работы
- •Лекция 13 Прямая в пространстве. Различные задачи на прямые и плоскости в пространстве
- •§24. Различные уравнения прямой в пространстве
- •Задания для самостоятельной работы
- •§25. Основные аффинные задачи на прямые и плоскости
- •Задания для самостоятельной работы
- •§26. Основные метрические задачи на прямые и плоскости в пространстве
- •Задания для самостоятельной работы
Алгебраические свойства векторного умножения векторов
А10.
.
А20.
.
А30.
.
Замечание. Пользуясь определениями ортонормированного базиса и векторного произведения двух векторов, можно доказать, что
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Попробуйте доказать самостоятельно!
Теорема 1 (векторное произведение в координатах). Если , в базисе , , , то
.
П о определению координат вектора в базисе , ,
, .
Тогда
.
Используя свойства А10-А30
векторного умножения и замечание,
получим:
( получите это равенство, проделав все выкладки самостоятельно).
Применение векторного произведения
Векторное произведение двух векторов применяется:
1. Для выяснения коллинеарности двух векторов: || .
2
.
Для вычисления площади параллелограмма:
(рис. 21).
3. Для вычисления
площади треугольника:
.
Задания для самостоятельной работы
1. Изобразите на
чертеже векторы
;
(рис. 23).
2. Примените
алгебраические свойства векторного
умножения для упрощения выражения
.
3. Пользуясь
определением векторного произведения,
докажите, что векторы
и
ортогональны.
4. Вычислите:
.
5. Вычислите площадь
,
если
,
.
Лекция 6
Нелинейные операции над векторами
§9. Смешанное произведение трех векторов
Смешанным или скалярно-векторным произведением трех векторов, взятых в указанном порядке, называется скалярное произведение первого вектора на векторное произведение второго и третьего.
Обозначение:
.
Таким образом, по определению
.
Смешанное произведение – это число!
Геометрические свойства
смешанного умножения векторов
Г10.
,
,
компланарны.
Пусть
.
Тогда
.
По определению
векторного произведения
и
.
С
ледовательно,
векторы
,
,
параллельны плоскости, перпендикулярной
вектору
(рис. 24),т.е. векторы
,
,
компланарны.
Обратно, пусть
векторы
,
и
компланарны. Тогда существует плоскость
,
которой они параллельны.
,
,
а так как
||
,
то
,
т .е. .
Г20
(геометрический
смысл модуля смешанного произведения).
Если векторы
,
,
некомпланарны, то абсолютная величина
их смешанного произведения равна объему
V
параллелепипеда с ребрами
,
,
,
отложенными от одной точки;
,
если тройка
,
,
- правая,
,
если тройка
,
,
- левая.
Пусть векторы , , отложены от точки О (рис. 25).
.
Пусть
.
Построим на векторах , , параллелепипед. За основание этого параллелепипеда примем параллелограмм со сторонами и (рис. 26).
Пусть n – луч, перпендикулярный основанию параллелепипеда и лежащий в том же полупространстве, что и вектор . Пусть h – высота параллелепипеда.
а) Если тройка
,
,
ориентирована так же, как базис
,
,
,
то
(рис. 26, а)
< 900
cos
>0
.
Итак, .
б) Если тройка
,
,
ориентирована противоположно базису
,
,
,
то
(рис. 26, б)
> 900
.
Итак, .
И
з
пунктов а) и б) следует, что
.