I I. Умножение вектора на число.

Произведением вектора а на число называется вектор, a

длина которого равна , сонаправленный вектору а при λ > 0 -0.7a

и противоположно направленный при λ < 0. рис.4

Вычитание векторов определяется как действие обратное сложению:

Определение. Разностью векторов а и b называется такой вектор c = a − b, который при сложении с вектором b дает вектор a : b + c = a (рис.5).

Из рис.5 следует, что строить вектор разности удобнее, поместив

b a−b начала векторов a и b в общую точку.

Очевидно следующее равенство: a + (−1)a = a − a = 0.

a (Строгое доказательство предоставляется читателям)

рис.5

Замечание. Ноль в правой части последнего равенства есть нулевой вектор, а не число.

Равенство (−1)b = −b дает еще один способ построения разности векторов: а−b = a+(−b). Т.е. при вычислении разности можно у вычитаемого вектора изменить направление на противоположное и построить сумму полученных векторов.

Свойства линейных операций.

1. Переместительное свойство сложения (коммутативность).

a + b = b + a. {рис.6}

2. Сочетательное свойство сложения (ассоциативность).

(a + b) + c = a + (b + c). {рис.7}

3. Дистрибутивность умножения

а) (λ+μ)а = λа + μа. {Очевидно}

б) λ(a+b) = λa + λb. {Следует из подобия (рис.8)}

4. λ(μа) = (λμ)а . {Очевидно }

c

b b

a+b = b+a b+c λb λ(a+b)

a+b b

a (a+b)+c=a+(b+c) a+b

a a λa

рис.6 рис.7 рис.8

§3. Проекция вектора на ось.

Определение 1. Осью называется прямая, на которой задано положительное направление.

Числовой осью называют ось, на которой заданы начало отсчета и масштаб (единичный отрезок).

Все точки числовой оси находятся во взаимно – однозначном соответствии с множеством действительных чисел. Началу отсчета, естественно, ставится в соответствие число 0.

Соответствующие точкам числа являются координатами точек относительно этой числовой оси.

Рассматривая некоторую ось u (не числовую), будем предполагать (по умолчанию) наличие единого масштаба во всем пространстве, содержащем эту ось.

Определение 2. Величиной отрезка [АВ] (обозначается АВ) называется число, равное длине этого отрезка и взятое со знаком «+», если направлен по оси и со знаком «−», если − против, т.е. .

А' В' и

рис.9

Основные свойства величин отрезков (будем считать, что тт. А, В и С лежат на оси и ):

1. АВ = −ВА {Очевидно}

2. 

{При расположении точек в указанном порядке по направлению оси − равенство очевидно.

Пусть точки расположены иначе, например: В, С, А → ВА = ВС + СА →

−АВ = ВС −АС → АС = АВ + ВС. Остальные случаи доказываются аналогично}

3. Пусть и – числовая ось, а А_и и В_и − координаты точек А и В на этой оси. Тогда

АВ = В_и − А_и . {Очевидно}

Рассмотрим теперь произвольный вектор и ось u (рис.9).

Определение 3. Ортогональной проекцией вектора на ось и называется величина отрезка А'В', где А' и В' − ортогональные проекции точек А и В на эту ось (рис.9).

Пр_и = А'В' .

Из определения сразу следует, что проекция вектора на ось есть число.

Если начало вектора поместить на ось и угол между вектором и осью обозначить через φ, то для вычисления проекции имеем очевидное соотношение: Пр_и = При этом необходимо учитывать, что угол φ отсчитывается от оси в положительном направлении, т.е. против часовой стрелки. Если е_и − орт, сонаправленный оси и, то в частном случае .

Замечание. Можно рассматривать и не ортогональные проекции вектора на ось. Для этого следует провести из концов вектора параллельные прямые, не перпендикулярные оси до пересечения с ней. Все основные свойства ортогональных проекций будут выполняться. Однако, в дальнейшем, по умолчанию, все проекции мы будем считать ортогональными.

Линейные свойства проекций.

I. Проекция произведения вектора на число равна произведению числа на проекцию этого вектора:

{Доказательство следует из подобия. Необходимо рассмотреть 2 случая: λ > 0 и λ < 0}

II. Проекция суммы векторов сумме проекций этих векторов:

{Для доказательства следует использовать св.2 величин отрезков}

Определение 3. Линейной комбинацией векторов а₁,…,а_п называется сумма следующего вида: , где все коэффициенты линейной комбинации.

(В общем случае, а_i − элементы некоторого множества, которые можно складывать и умножать на действительные числа)

Используя понятие линейной комбинации, можно оба линейных свойства проекций записать одной формулой: : проекция линейной комбинации векторов равна линейной комбинации проекций.