- •2. Визначники 3-го порядку. Означення. Оновні властивості
- •3.Мінори. Алгебраїчні доповнення.
- •5.Однорідні системи лінійних рівнянь.
- •11. Мінор матриці. Ранг матриці, його обчислення.
- •12.Теорема Кронекера-Капеллі
- •20. Скалярний добуток векторів, його властивості. Приклад.
- •21.Определение скалярного произведения векторов.
- •16. Розкладання вектора по базису.
- •17. Декартова система координат. Ортоганальний базис.
- •19. Поділ відрізка в даному відношенні.
- •Поділ відрізка в даному відношенні.
- •22. Застосування скалярного добутку.
- •2.3.1. Означення векторного добутку.
- •2.3.2. Властивості векторного добутку.
- •26.Мішаний добуток трьох векторів, його властивості
- •27.Умова компланарності двох векторів, які задані в декартовому базисі
16. Розкладання вектора по базису.
Пара
точок називається впорядкованою, якщо
про них відомо, яка з точок є першою, а
яка - другий. Відрізок з впорядкованими
кінцями називається спрямованим
відрізком або вектором. Базисом в
векторному просторі називається така
упорядкована лінійно незалежна система
векторів, що будь-який вектор простору
розкладається по ній. Коефіцієнти при
даному розкладі є координатами вектора
в цьому базисі.
17. Декартова система координат. Ортоганальний базис.
Декартовою системою координат називається сукупність однієї, двох, трьох або більше пересічних координатних осей, точки, в якій ці осі перетинаються - початок координат - і одиничних відрізків на кожній з осей. Кожна точка в системі координат визначається впорядкованим набором кількох чисел - координат. У конкретній координатній системі кожній точці відповідає один і тільки один набір координат. Ортогональний базис — базис, складений з попарно ортогональних векторів. Приклад декартової системи координат:
двовимірна
тривимірна
19. Поділ відрізка в даному відношенні.
Поділ відрізка в даному відношенні.
Нехай
точки А,
В
мають координати
,
.
Якщо
відрізок АВ
поділимо точкою М
у відношенні:
,
то координати точки М
знаходять за формулами:
;
.
Якщо
,
то отримуємо формули для знаходження
координат середини відрізка.
Задача
Відрізок з кінцями
і
,
ділиться в точці М
навпіл. Знайдіть довжину відрізка МК,
де
.
Розв’язання. Знайдемо координати точки М за формулами:
;
;
;
.
Тоді
координати вектора
,
.
Довжина
вектора
.
20. Скалярний добуток векторів, його властивості. Приклад.
Скалярним добутком векторів а на b називається число, яке обчислюється по формулі:
Властивості:
a*b=b*a
k*(a*b)=(k*a)*b=a*(k*b)
(a+b)c=a*c+b*c
a
b=>a*b=0
Приклад:
21.Определение скалярного произведения векторов.
Определение.
Скалярным произведением двух векторов называется действительное число, равное произведению длин умножаемых векторов на косинус угла между ними.
Скалярное
произведение векторов
и
будем
обозначать как
.
Тогда формула
для вычисления скалярного произведения
имеет вид
,
где
и
-
длины векторов
и
соответственно,
а
-
угол между векторами
и
.
Из
определения скалярного произведения
видно, что если хотя бы один из умножаемых
векторов нулевой, то
.
Вектор
можно скалярно умножить на себя. Скалярное
произведение вектора на себя равно
квадрату его длины, так как по определению
.
Определение.
Скалярное произведение вектора на себя называется скалярным квадратом.
Формулу
для вычисления скалярного произведения
можно
записать в виде
,
где
-
числовая
проекция вектора
на
направление вектора
,
а
-
числовая проекция вектора
на
направление вектора
.
Таким образом, можно дать еще одно определение скалярного произведения двух векторов.
Определение.
Скалярным произведением двух векторов и называется произведение длины вектора на числовую проекцию вектора на направление вектора или произведение длины вектора на числовую проекцию вектора на направление вектора .
Это определение эквивалентно первому.
К началу страницы
Скалярное произведение в координатах.
Покажем как скалярное произведение вычисляется через координаты векторов в прямоугольной системе координат на плоскости и в пространстве.
Определение.
Скалярным произведением двух векторов на плоскости или в трехмерном пространстве в прямоугольной системе координат называется сумма произведений соответствующих координат векторов и .
То
есть, для векторов
на
плоскости в прямоугольной
декартовой системе координат
формула
для вычисления скалярного произведения
имеет вид
,
а
для векторов
в
трехмерном пространстве скалярное
произведение в координатах находится
как
.
Таким образом, мы имеем третье определение скалярного произведения. Покажем, что это определение эквивалентно первому.
Сначала
докажем равенства
для
векторов
на
плоскости, заданных в прямоугольной
декартовой системе координат.
Отложим
от начала координат (точка О)
векторы
и
.
Тогда
(при
необходимости обращайтесь к статьям
операции
над векторами и их свойства
и операции
над векторами в координатах).
Будем
считать точки О,
А
и В
вершинами треугольника ОАВ.
По теореме
косинусов
мы можем записать
.
Так как
,
то последнее равенство можно переписать
как
,
а по первому определению скалярного
произведения имеем
,
откуда
.
Вспомнив
формулу
вычисления длины вектора
по координатам, получаем
Абсолютно
аналогично доказывается справедливость
равенств
для
векторов
,
заданных в прямоугольной системе
координат трехмерного пространства.
Формула
скалярного произведения векторов в
координатах позволяет заключить, что
скалярный квадрат вектора равен сумме
квадратов всех его координат: на плоскости
,
в пространстве
.
К началу страницы
Свойства скалярного произведения.
Для
любых векторов
и
справедливы
следующие свойства
скалярного произведения:
свойство коммутативности скалярного произведения
;
свойство дистрибутивности
или
;
сочетательное свойство
или
,
где
-
произвольное действительное число;
скалярный квадрат вектора всегда не отрицателен
,
причем
тогда
и только тогда, когда вектор
нулевой.
Эти свойства очень легко обосновать, если отталкиваться от определения скалярного произведения в координатной форме и от свойств операций сложения и умножения действительных чисел.
Для
примера докажем свойство коммутативности
скалярного произведения
.
По определению
и
.
В силу свойства коммутативности операции
умножения действительных чисел,
справедливо
и
,
тогда
.
Следовательно,
,
что и требовалось доказать.
Аналогично доказываются остальные свойства скалярного произведения.
Следует
отметить, что свойство дистрибутивности
скалярного произведения справедливо
для любого числа слагаемых, то есть,
и
,
откуда следует
К началу страницы
Вычисление скалярного произведения, примеры и решения.
Решение различных задач на вычисление скалярного произведения векторов сводится к использованию свойств скалярного произведения и формул
;
;
или ;
.
Разберем решения наиболее часто встречающихся примеров.
Начнем с самых простых случаев, когда вычисление скалярного произведения производится на основе определения.
Пример.
Вычислите скалярное произведение двух векторов и , если их длины равны 3 и 7 единиц соответственно, а угол между ними равен 60 градусам.
Решение.
У
нас есть все данные, чтобы вычислить
скалярное произведение по определению:
.
