Что можно сказать о взаимном расположении векторов

Неверно введено число.

Вектор не должен быть нуль-вектором.

Взаимное расположение двух векторов

Введите координаты векторов:

Количество знаков после разделителя дроби в числах:

Теория

Два вектора называются коллинеарными, если они лежат на одной и той же прямой или на параллельных прямых

Нуль-вектор считается коллинеарным любому вектору.

Условие коллинеарности двух векторов. Для того чтобы векторы a и b, заданные координатами, были коллинеарны, необходимо и достаточно, чтобы их координаты были пропорциональны. Т.е. существует такое действительное число λ, что

Условие перпендикулярности двух векторов. Для того чтобы векторы a и b были перпендикулярны, необходимо и достаточно, чтобы их склярное произведение было равно нулю.

Векторы на плоскости и в пространстве — основные определения

Определение вектора

В статье пойдет речь о том, что такое вектор, что он из себя представляет в геометрическом смысле, введем вытекающие понятия.

Для начала дадим определение:

Вектор – это направленный отрезок прямой.

Исходя из определения, под вектором в геометрии отрезок на плоскости или в пространстве, который имеет направление, и это направление задается началом и концом.

В математике для обозначения вектора обычно используют строчные латинские буквы, однако над вектором всегда ставится небольшая стрелочка, например a → . Если известны граничные точки вектора – его начало и конец, к примеру A и B , то вектор обозначается так A B → .

Нулевой вектор

Под нулевым вектором 0 → будем понимать любую точку плоскости или пространства.

Из определения становится очевидным, что нулевой вектор может иметь любое направление на плоскости и в пространстве.

Длина вектора

Под длиной вектора A B → понимается число, большее либо равное 0, и равное длине отрезка АВ.

Длину вектора A B → принято обозначать так A B → .

Понятия модуль вектора и длина вектора равносильны, потому что его обозначение совпадает со знаком модуля. Поэтому длину вектора также называют его модулем. Однако грамотнее использовать термин «длина вектора». Очевидно, что длина нулевого вектора принимает значение ноль.

Коллинеарность векторов

Два вектора лежащие на одной прямой или на параллельных прямых называются коллинеарными.

Два вектора не лежащие на одной прямой или на параллельных прямых называются неколлинеарными.

Следует запомнить, что Нулевой вектор всегда коллинеарен любому другому вектору, так как он может принимать любое направление.

Коллиниарные векторы в свою очередь тоже можно разделить на два класса: сонаправленные и противоположно направленные.

Направление векторов

Сонаправленными векторами называют два коллинеарных вектора a → и b → , у которых направления совпадают, такие векторы обозначаются так a → ↑ ↑ b → .

Противоположно направленными векторами называются два коллинеарных вектора a → и b → , у которых направления не совпадают, т.е. являются противоположными, такие векторы обозначаются следующим образом a → ↑ ↓ b → .

Считается, что нулевой вектор является сонаправленым к любым другим векторам.

Равные и противоположные векторы

Равными называются сонаправленные вектора, у которых длины равны.

Противопожными называются противоположно направленные вектора, у которых их длины равны.

Введенные выше понятия позволяют нам рассматривать векторы без привязки к конкретным точкам. Иначе говоря, можно заменить вектор равным ему вектором, отложенным от любой точки.

Пусть заданы два произвольных вектора на плоскости или в пространстве a → и b → . Отложим от некоторой точки O плоскости или пространства векторы O A → = a → и O B → = b → . Лучи OA и OB образуют угол ∠ A O B = φ .

Углы между векторами

Угол φ = ∠ A O B называется углом между векторами a → = O A → и b → = O B → .

Очевидно, что угол между сонаправленными векторами равен нулю градусам (или нулю радиан), так как сонаправленные векторы лежат на одной или на параллельных прямых и имеют одинаковое направление, а угол между противоположно направленными векторами равен 180 градусам (или π радиан), так как противоположно направленные векторы лежат на одной или на параллельных прямых, но имеют противоположные направления.

Перпендикулярными называются два вектора, угол между которыми равен 90 градусам (или π 2 радиан).

Определение взаимной ориентации векторов в пространстве

Определение взаимной ориентации векторов , и основано на следующих соображениях. Если , то , , – правая тройка; если , то , , – левая тройка.

Установление компланарности векторов

Векторы , и компланарны тогда и только тогда, когда их смешанное произведение равно нулю :

векторы , , компланарны.

Определение объемов параллелепипеда и треугольной пирамиды

Нетрудно показать, что объем параллелепипеда, построенного на векторах , и вычисляется как , а объем треугольной пирамиды, построенной на этих же векторах, равен .

Пример 8.1. Вершинами пирамиды служат точки и . Найти объем пирамиды.

Решение. Находим векторы , , :

.

Находим :

.

Следовательно, .

Глава III. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ

НА ПЛОСКОСТИ

СИСТЕМА КООРДИНАТ НА ПЛОСКОСТИ

Основные понятия

Под системой координат на плоскости понимают способ, позволяющий численно описать положение точки плоскости. Одной из таких систем является прямоугольная(декартова) система координат.

Прямоугольная система координат задается двумя взаимно перпендикулярными прямыми – осями, на каждой из которых выбрано положительное направление и задан единичный (масштабный) отрезок. Единицу масштаба берут обычно одинаковой для обеих осей. Эти оси называют осями координат, точку их пересечения О – началом координат. Одну из осей называют осью абсцисс (осью Оx), другую – осью ординат (осью Оy) (рис. 23).

На рисунках ось абсцисс обычно располагают горизонтально и направленной слева направо, а ось ординат − вертикально и направленной снизу вверх. Оси координат делят

плоскость на четыре области – четверти (или квадранты).

Единичные векторы осей обозначают и .

Систему координат обозначают Oxy (или ), а плоскость, в которой расположена система координат, называют координатной плоскостью.

Рассмотрим произвольную точку М плоскости Oxy. Вектор называется радиус-вектором точки М.

Координатами точки М в системе координат Oxy ( ) называются координаты радиус-вектора . Если , то координаты точки М записываются так: , число х называется абсциссой точки М, у – ординатой точки М.

Эти два числа х и у полностью определяют положение точки на плоскости, а именно: каждой паре чисел х и у соответствует единственная точка М плоскости, и наоборот.

Другой практически важной системой координат является полярная система координат. Полярная система координат задается точкой О, называемой полюсом, лучом Оp,

называемой полярной осью, и единичным вектором того же направления, что и луч Оp.

Возьмем на плоскости точку М, не совпадающую с О. Положение точки М определяется двумя числами: ее расстоянием r от полюса О и углом φ, образованным отрезком ОМ с полярной осью (отсчет углов ведется в направлении, противоположном движению часовой стрелки) (см. рис. 24).

Числа r и φ называются полярными координатами точки М, пишут , при этом r называют полярным радиусом, φ – полярным углом.

Для построения всех точек плоскости достаточно полярный угол φ ограничить промежутком (или ), а полярный радиус – . В этом случае каждой точке плоскости (кроме О) соответствует единственная пара чисел r и φ, и обратно.

Установим связь между прямоугольными и полярными координатами. Для этого совместим полюс О с началом координат системы Оху, а полярную ось с положительной полуосью Ох. Пусть х и у – прямоугольные координаты точки М, а r и φ – ее полярные координаты.

Из рисунка 25 видно, что прямоугольные координаты точки М выражаются через полярные координаты точки следующим образом:

Полярные же координаты точки М выражаются через ее декартовы координаты (тот же рисунок) такими формулами:

Определяя величину φ, следует установить (по знакам х и у) четверть, в которой лежит искомый угол, и учитывать, что .

Пример 9.1. Дана точка . Найти полярные координаты точки М.

Решение: Находим r и φ:

Отсюда Но так как точка М лежит в 3-й четверти, то и . Итак, полярные координаты точки М есть , т.е. .

Дата добавления: 2015-01-15 ; просмотров: 11 ; Нарушение авторских прав