Слайд 1Элементы векторной алгебры.
Лекции5-7
Слайд 2
Вектором называется направленный
отрезок.
Обозначают векторы символами
или
, где А- начало, а
B-конец
направленного отрезка .
А
В
Слайд 3 Нулевым вектором (обозначается )
называется вектор,
начало и конец
которого совпадают.
Расстояние
между началом и концом
вектора называется его длиной, или
модулем или абсолютной величиной.
Векторы называются коллинеарными,
если они расположены на одной прямой
или на параллельных прямых
Слайд 4 Векторы называются
компланарными, если они параллельны
одной плоскости.
Векторы называются равными,
если они сонаправлены и имеют
равные длины.
Два
вектора, имеющие равные длины,
коллинеарные и противоположно
направленные, наз. противоположными.
Слайд 5 Вектор, длина которого равна 1,
называется единичным вектором
или
ортом.
Ортом вектора называется
сонаправленный
ему вектор и
обозначается
Слайд 6Линейные операции над векторами
Слайд 7
Линейными операциями называют
операции
сложения и вычитания
векторов и умножения
вектора на
число.
Слайд 8 Сложение векторов
Правило треугольника.
Слайд 11Вычитание векторов
Разностью векторов и
называется вектор
такой, что
Слайд 14Умножение вектора на число
Произведением вектора
на
действительное число называется
вектор (обозначают ),
определяемый следующими условиями:
1. ,
2. при и при
.
Слайд 18 Отсюда вытекает условие коллинеарности векторов: два ненулевых вектора
коллинеарны тогда и только тогда, когда имеет место равенство
Если орт вектора , то
и тогда
Слайд 19 Пример
В треугольнике ABC сторона AB разделена на
три равные части точками M и N.
Пусть
, выразить вектор
через и .
Решение
А
В
С
Слайд 21 Углом между векторами называется
наименьший угол
, на
который
надо повернуть один из векторов до его
совпадения со вторым.
Под углом между вектором и осью понимают угол между этим вектором и единичным вектором, расположенным на оси
наз-ся линейно
зависимыми, если существуют
числа
,не все равные 0, для
которых имеет место равенство
называются
линейно независимыми,
если равенство
выполняется только при
Слайд 27 Если векторы линейно зависимы, то один
из них можно выразить через другие, представив его в виде
линейной комбинации этих векторов.
Слайд 29 Для того чтобы векторы были линейно
зависимы, необходимо и достаточно, чтобы хотя бы один из этих
векторов можно было представить в виде линейной комбинации остальных.
Всякие три вектора на плоскости линейно зависимы.
Слайд 30 Рассмотрим три вектора на плоскости. Выразим через один
из них другие :
Слайд 31 Для того чтобы два вектора были
линейно независимы, необходимо и достаточно, чтобы они были неколлинеарны.
Для того чтобы три вектора в пространстве были линейно независимы, необходимо и достаточно, чтобы они были некомпланарны.
Слайд 32
Максимальное число линейно независимых векторов на плоскости
равно двум.
Максимальное число линейно независимых векторов
в пространстве равно трём.
Слайд 33Базис на плоскости и в пространстве
Слайд 34 Базисом на плоскости называют два любых линейно независимых
вектора.
Т. Разложение любого вектора
на плоскости по
базису является единственным
Слайд 35 Базисом в пространстве называют три любых линейно
независимых вектора.
Т. Разложение любого вектора
в пространстве
по базису
является единственным
Слайд 38 Прямоугольной декартовой системой координат называется совокупность точки О
и прямоугольного единичного базиса.
Прямые, проходящие в
направлении базисных векторов , называются осями координат.
Слайд 42Линейные операции над векторами в координатной форме
Слайд 44Вычисление координат вектора
Пусть даны точки
Слайд 45 Тогда координаты вектора равны разности координат его конца
и начала:
Длину вектора вычисляют по формуле
Слайд 52Пример
Найти косинусы углов, которые, вектор составляет с
осями координат, если А (1,2,3) и В (2,4,5).
Решение.
Слайд 53Деление отрезка в данном отношении
Слайд 54 Пусть точка М делит отрезок АВ в некотором
отношении.
Слайд 57Деление отрезка пополам
Если ,
то
, т. е. точка М –середина отрезка, имеем
Слайд 58Скалярное произведение векторов
Скалярным произведением векторов
называется произведение
их
модулей на косинус угла между
ними.
Слайд 62Физический смысл скалярного
произведения
Работа постоянной
силы на
прямолинейном участке пути равна
скалярному произведению вектора
силы на вектор перемещения.
Слайд 63Геометрические свойства скалярного произведения
Если векторы взаимно перпендикулярны, то
их скалярное произведение равно нулю, и если скалярное произведение ненулевых
векторов равно нулю, то эти векторы взаимно перпендикулярны.
Слайд 64Свойства скалярного
произведения (продолжение)
Скалярный квадрат вектора равен квадрату его
длины
Слайд 65Свойства скалярного произведения
Слайд 66Скалярные произведения базисных векторов
Слайд 67Скалярное произведение в координатной форме.
Если
то
Слайд 68Пример
Дан вектор
, причем
,
,
угол
между векторами
и
равен
Найти модуль вектора
Решение
Так как
и
то
Слайд 69Пример
Найти величину угла при вершине А треугольника с вершинами
Слайд 70Решение
Изобразим треугольник ABC
А
В
С
Слайд 72Понятие «правой» тройки векторов
Тройку векторов
называют правой, если
направление вектора таково, что,
смотря из его конца
вдоль вектора, кратчайший поворот от вектора
к вектору будет виден против движения часовой
стрелки.
Слайд 73 Векторным произведением вектора
на вектор наз. вектор
,
удовлетворяющий следующим условиям:
1)
2)
3)векторы образуют правую тройку
Слайд 74Обозначение векторного произведения векторов
Слайд 75Физический смысл векторного произведения
Если – сила,
приложенная к точке М,
то момент этой силы относительно точки
О равен векторному произведению
векторов и .
Слайд 76Векторные произведения координатных векторов
Слайд 77Векторное произведение в
координатной форме
Слайд 78Площадь параллелограмма
С помощью векторного произведения можно вычислить площадь
параллелограмма, построенного на и
как на сторонах:
Слайд 80Геометрические свойства векторного произведения
Если поменять местами сомножители, то тройка
векторов станет левой и тогда
Слайд 81 Векторное произведение ненулевых векторов равно нулю тогда и
только тогда, когда векторы коллинеарны.
Слайд 82Алгебраические свойства векторного
произведения
Векторное произведение удовлетворяет
Слайд 84Пример
Найти площадь треугольника
, если известны координаты его вершин:
:
Слайд 85Смешанное произведение
Смешанным произведением трёх
векторов называется
произведение
вида :
Слайд 86Смешанное произведение вычисляют по формуле
Слайд 87 Известно, что три вектора называются компланарными, если они лежат в
одной или параллельных плоскостях.
Слайд 88Условие компланарности трёх векторов
Слайд 89 Объём параллелепипеда
Если параллелепипед построен на трех
векторах как на сторонах , то его объем равен модулю
смешанного произведения этих векторов:
Слайд 90Объём тетраэдра
Тетраэдр, т.е. пирамида , составляет одну шестую
часть параллелепипеда и поэтому