2 Векторная алгебра
.pdfСкалярное произведение
5. cos |
|
|
a b |
|
|
|
||||
|
|
a |
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6. a2 a |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
(a2 a a) |
|
|
|
|
|
Скалярный квадрат вектора равен квадрату его модуля.
7. Необходимое и достаточное условие |
Определение |
||
|
|
|
|
|
перпендикулярности векторов. |
перпендикулярных |
|
|
|
|
|
|
Два ненулевых вектора перпендикулярны |
векторов: |
|
|
тогда и только тогда, когда |
|
|
|
их скалярное произведение равно нулю: |
|
|
|
|
|
90° |
|
a b a b 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скалярное произведение
• Скалярное произведение векторов,
заданных в координатной форме. |
|
||
Пусть |
a x1, y1, z1 и b x2 , y2 , z2 |
||
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
a b x1x2 y1 y2 z1z2 |
|
|
|
|
|
|
Скалярное произведение векторов равно
сумме произведений соответствующих координат.
•Условие перпендикулярности векторов
вкоординатной форме :
a b x1x2 y1 y2 z1z2 0
Векторное произведение
• Ориентированные тройки векторов.
c |
Рассмотрим три упорядоченных |
|
|
b |
некомпланарных вектора a,b, c |
Определение 1. |
|
|
Упорядоченная тройка векторов a,b, c |
a |
имеет правую ориентацию, когда |
|
смотришь с конца третьего вектора и |
|
кратчайший поворот от первого вектора |
|
ко второму происходит против часовой |
|
стрелки. |
Векторное произведение
Поменяем порядок векторов a и b : b, a, c
c |
|
Изменится ориентация тройки. |
|
||
b |
|
Определение 2. |
|
|
|
|
|
Упорядоченная тройка векторов |
|
||
|
|
имеет левую ориентацию, когда |
|
||
a |
|
смотришь с конца третьего вектора и |
|||
|
|
кратчайший поворот от первого вектора |
|||
|
|
ко второму происходит по часовой стрелке. |
|||
Пример. |
i , |
j, k |
z |
|
|
Тройка векторов |
|
|
|
||
имеет правую ориентацию. |
|
|
|
||
Система координат х, у, z |
k |
|
|
||
i 0 |
|
|
|||
имеет правую ориентацию. |
j |
y |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
x
Векторное произведение
•Определение 3.
Векторным произведением двух векторов a и b
называется третий вектор a b , |
a b |
||||||||
удовлетворяющий трем условиям : |
|||||||||
|
|||||||||
1. |
|
a b |
|
a |
|
b |
sin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
2. |
|
a b a и a b b |
|||||||
|
|
||||||||
3. |
Тройка векторов a, b, a b |
a |
|||||||
|
имеет правую ориентацию. |
|
• Обозначения : a b [a,b]
Векторное произведение
•Физический смысл.
M A (F ) |
|
Пусть к твердому телу, |
|
закрепленному в точке А, |
|
|
|
|
А |
|
приложена в точке В сила F |
|
|
|
|
|
Момент силы F , приложенной |
В |
F |
в точке В, относительно точки А |
|
равен векторному произведению |
|
|
|
|
|
|
вектора AB и силы F : |
M A (F) AB F
Векторное произведение
•Свойства векторного произведения.
1.a b b a
2.( a) b (a b)
3.a (b c) a b a c
4.Геометрический смысл .
Модуль векторного произведения двух векторов
численно равен площади параллелограмма, |
|
|||||
построенного на этих векторах: |
b |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a b |
|
S |
|
a |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Векторное произведение
5.Необходимое и достаточное условие коллинеарности двух векторов.
Два ненулевых вектора коллинеарны тогда и только тогда, когда их векторное
произведение равно нулевому вектору: |
a |
|
||||
|
|
|
|
|
b |
|
|
a |
|
b a b 0 |
|
||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6. a a 0 |
|
|
Векторное произведение
• Векторное произведение векторов,
заданных в координатной форме. |
|
|
|
|
||||||||||||||||
Пусть a x , y , z |
|
и b x , y |
, z |
|||||||||||||||||
Тогда |
1 |
|
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a b |
|
|
i |
j |
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
x1 |
y1 |
z1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
x2 |
y2 |
|
z2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y1z1 |
|
i |
|
x1z1 |
|
|
j |
|
x1 y1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
a b |
|
|
|
|
|
|
|
k |
|||||||||||
|
|
|
y2 z2 |
|
|
|
|
|
x2 z2 |
|
|
|
|
x2 y2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Смешанное произведение
•Определение.
Смешанным произведением трех векторов
называется векторное произведение первых двух векторов, умноженное скалярно на третий вектор:
abc (a b) c
•Обозначения: abc (a,b, c)
•Замечание.
Результат смешанного произведения трех векторов является скалярной величиной.