Практикум по аналитической геометрии
Тема 4. Понятие вектора. Действия с векторами. Скалярное, векторное и смешанное произведения векторов.
Понятие вектора
Вектором называется направленный отрезок, для которого указано его начало и конец:
Направление имеет существенное значение, если переставить стрелку в другой конец отрезка, то получится вектор , и это уже совершенно другой вектор. Понятие вектора удобно отождествлять с движением физического тела - зайти в двери университета или выйти из дверей университета – это совершенно разные вещи.
Отдельные точки плоскости, пространства удобно считать так называемым нулевым вектором . У такого вектора конец и начало совпадают.
Обозначения. Вектор можно записать со стрелкой: , но в высшей математике чаще используется запись
Способы записи векторов.
1) Векторы можно записать двумя большими латинскими буквами:
и так далее. При этом первая буква обязательно обозначает точку-начало вектора, а вторая буква – точку-конец вектора.
2) Векторы также записывают маленькими латинскими буквами:
Длиной или модулем ненулевого вектора называется длина отрезка . Длина нулевого вектора равна нулю. Длина вектора обозначается знаком модуля: ,
Понятие свободного вектора. В ектор можно отложить от любой точки.
Почему свободный? Потому что в ходе решения задач можно «пристроить» тот или иной вектор в ЛЮБУЮ нужную точку плоскости или пространства.
Два вектора называются коллинеарными, если они лежат на одной прямой или на параллельных прямых.
Обозначения: коллинеарность векторов записывают привычным значком параллельности: , при этом возможна детализация: (векторы сонаправлены) или (векторы направлены противоположно).
|
Два вектора равны, если они сонаправлены и имеют одинаковую длину.
Координаты вектора на плоскости и в пространстве
Рассмотрим векторы на плоскости. Изобразим декартову прямоугольную систему координат и от начала координат отложим единичные векторы и :
Векторы и ортогональны. Ортогональны = Перпендикулярны.
Обозначение: ортогональность векторов записывают привычным значком перпендикулярности, например: .
Рассматриваемые векторы называют координатными векторами или ортами. Данные векторы образуют базис на плоскости.
(Пример: у столешницы есть длина и ширина, поэтому интуитивно понятно, что построения базиса потребуется два вектора. Одного вектора явно мало, три вектора – уже лишнее.)
Простыми словами, базис и начало координат задают всю систему
Иногда построенный базис называют ортонормированным базисом плоскости: «орто» – потому что координатные векторы ортогональны, прилагательное «нормированный» означает единичный, т.е. длины векторов базиса равны единице.
Обозначение: базис обычно записывают в круглых скобках, внутри которых в строгой последовательности перечисляются базисные векторы, например: . Координатные векторы нельзя переставлять местами.
Любой вектор плоскости единственным образом выражается в виде:
, где – числа, которые называются координатами вектора в данном базисе. А само выражение называется разложением вектора по базису .
Сами базисные векторы записываются так: и
Теперь рассмотрим векторы в трехмерном пространстве.
|
О ртонормированный базис трехмерного пространства и прямоугольная система координат, единичные векторы данного базиса попарно ортогональны: и .
Любой вектор трехмерного пространства можно единственным способом разложить по ортонормированному базису :
, где – координаты вектора (числа) в данном базисе.
Пример с картинки: .
Аналогично используются следующие обозначения: или .
Базисные векторы записываются следующим образом:
Простейшие задачи