Как доказать что векторы параллельны одной плоскости

Коллинеарность векторов, условия коллинеарности векторов.

Вектора, параллельные одной прямой или лежащие на одной прямой называют коллинеарными векторами (рис. 1).

Как доказать что векторы параллельны одной плоскости
рис. 1

Видео:Доказать, что точки лежат в одной плоскости - bezbotvyСкачать

Доказать, что точки лежат в одной плоскости - bezbotvy

Условия коллинеарности векторов

Два вектора будут коллинеарны при выполнении любого из этих условий:

Условие коллинеарности векторов 1. Два вектора a и b коллинеарны, если существует число n такое, что

N.B. Условие 2 неприменимо, если один из компонентов вектора равен нулю.

N.B. Условие 3 применимо только для трехмерных (пространственных) задач.

Доказательство третего условия коллинеарности

Пусть есть два коллинеарные вектора a = < ax ; ay ; az > и b = < nax ; nay ; naz >. Найдем их векторное произведение

Видео:Доказать, что векторы a, b, c образуют базис и найти координаты вектора d в этом базисеСкачать

Доказать, что векторы a, b, c образуют базис и найти координаты вектора d в этом базисе

Примеры задач на коллинеарность векторов

Примеры задач на коллинеарность векторов на плоскости

Решение: Так как вектора не содержат компоненты равные нулю, то воспользуемся вторым условием коллинеарности, которое в случае плоской задачи для векторов a и b примет вид:

ax=ay.
bxby
Вектора a и b коллинеарны т.к.1=2.
48
Вектора a и с не коллинеарны т.к.12.
59
Вектора с и b не коллинеарны т.к.59.
48

Решение: Так как вектора содержат компоненты равные нулю, то воспользуемся первым условием коллинеарности, найдем существует ли такое число n при котором:

Для этого найдем ненулевой компонент вектора a в данном случае это ay . Если вектора колинеарны то

n =by=6= 2
ay3

Найдем значение n a :

Так как b = n a , то вектора a и b коллинеарны.

Решение: Так как вектора не содержат компоненты равные нулю, то воспользуемся вторым условием коллинеарности

ax=ay.
bxby
3=2.
9n

Решим это уравнение:

n =2 · 9= 6
3

Ответ: вектора a и b коллинеарны при n = 6.

Примеры задач на коллинеарность векторов в пространстве

Решение: Так как вектора не содержат компоненты равные нулю, то воспользуемся вторым условием коллинеарности, которое в случае пространственной задачи для векторов a и b примет вид:

ax=ay=az.
bxbybz

Вектора a и b коллинеарны т.к. 1 4 = 2 8 = 3 12

Вектора a и с не коллинеарны т.к. 1 5 = 2 10 ≠ 3 12

Вектора с и b не коллинеарны т.к. 5 4 = 10 8 ≠ 12 12

Решение: Так как вектора содержат компоненты равные нулю, то воспользуемся первым условием коллинеарности, найдем существует ли такое число n при котором:

Для этого найдем ненулевой компонент вектора a в данном случае это ay . Если вектора колинеарны то

n =by=6= 2
ay3

Найдем значение n a :

Так как b = n a , то вектора a и b коллинеарны.

Решение: Так как вектора не содержат компоненты равные нулю, то воспользуемся вторым условием коллинеарности

ax=ay=az.
bxbybz
3=2=m
9n12

Из этого соотношения получим два уравнения:

3=2
9n
3=m
912

Решим эти уравнения:

n =2 · 9= 6
3
m =3 · 12= 4
9

Ответ: вектора a и b коллинеарны при n = 6 и m = 4.

Видео:Компланарны ли векторы: a=(2;5;8), b=(1;-3;-7) и c=(0;5;10)?Скачать

Компланарны ли векторы: a=(2;5;8), b=(1;-3;-7) и c=(0;5;10)?

Компланарные векторы и условие компланарности

В данной статье мы рассмотрим такие темы, как:

  • определение компланарных векторов;
  • условия компланарности векторов;
  • примеры задач на компланарность векторов.

Видео:Задача 2. Коллинеарны ли векторы с1 и с2, построенные по векторам a и b?Скачать

Задача 2. Коллинеарны ли векторы с1 и с2, построенные по векторам a и b?

Определение компланарных векторов

Компланарные векторы — это векторы, которые параллельны одной плоскости или лежат на одной плоскости.

Два любых вектора всегда компланарны, поскольку всегда можно найти плоскости параллельные 2-м произвольным векторам.

Видео:10 класс, 43 урок, Компланарные векторыСкачать

10 класс, 43 урок, Компланарные векторы

Условия компланарности векторов

  • Для 3-х векторов выполняется условие: если смешанное произведение 3-х векторов равно нулю, то эти три вектора компланарны.
  • Для 3-х векторов выполняется условие: если три вектора линейно зависимы, то они компланарны.
  • Для n-векторов выполняется условие: если среди векторов не более 2-х линейно независимых векторов, то они компланарны.

Примеры решения задач на компланарность векторов

Исследуем на компланарность векторы

a ¯ = ( 1 ; 2 ; 3 ) , b = ( 1 ; 1 ; 1 ) и c ¯ = ( 1 ; 2 ; 1 )

Как решить?

Векторы будут являться компланарными, если их смешанное произведение равно нулю, поэтому вычисляем смешанное произведение заданных векторов. Для этого составляем определитель, по строкам которого записываются координаты векторов-сомножителей:

( a ¯ , b ¯ , c ¯ ) = 1 2 3 1 1 1 1 2 1 = = 1 × 1 × 1 + 1 × 2 × 3 + 2 × 1 × 1 — 1 × 1 × 3 — 2 × 1 × 1 — 1 × 2 × 1 = 2 ≠ 0

Отсюда следует, что смешанное произведение не равняется нулю, поэтому векторы не являются компланарными.

Ответ: векторы не являются компланарными.

Докажем, что три вектора

a ¯ = ( 1 ; — 1 ; 2 ) , b = ( 0 ; 1 ; — 1 ) и c ¯ = ( 2 ; — 2 ; 4 ) компланарны.

Как решить?

Находим смешанное произведение данных векторов:

( a ¯ , b ¯ , c ¯ ) = 1 — 1 2 0 1 — 1 2 — 2 4 = = 1 × 1 × 4 + 0 × ( — 2 ) × 2 + ( — 1 ) × ( — 1 ) × × 2 — 2 × 1 × 2 — ( — 2 ) × ( — 1 ) × 1 — 0 × ( — 1 )

Из данного примера видно, что смешанное произведение равняется нулю.

Ответ: векторы являются компланарными.

Проверим, компланарны ли векторы

Как решить?

Необходимо найти количество линейно независимых векторов: записываем значения векторов в матрицу и выполняем элементарные преобразования:

1 1 1 1 2 0 0 — 1 1 3 3 3

Из 2-ой строки вычитаем 1-ю, из 4-ой вычитаем 1-ю, умноженную на 3:

1 1 1 1 — 1 2 — 1 0 — 1 0 — 1 1 3 — 3 3 — 3 3 — 3

1 1 1 0 1 — 1 0 — 1 1 0 0 0

К 3-ей строке прибавляем 2-ю:

1 1 1 0 1 — 1 0 + 0 — 1 + 1 1 + ( — 1 ) 3 — 3 3 — 3 3 — 3

1 1 1 0 1 — 1 0 0 0 0 0 0

Поскольку в матрице только две ненулевые строки, делаем вывод, что среди них всего два линейно независимых вектора.

Ответ: векторы являются компланарными, поскольку среди них всего два линейно независимых вектора.

Видео:Вектор. Сложение и вычитание. 9 класс | МатематикаСкачать

Вектор. Сложение и вычитание. 9 класс | Математика

Компланарные векторы, исследование системы векторов на компланарность.

В этой статье мы поговорим о компланарности векторов. Сначала вспомним определение компланарности и получим необходимое и достаточное условие компланарности трех векторов в трехмерном пространстве. Далее разберемся с задачей исследования системы из n векторов на компланарность, рассмотрим решения характерных примеров.

Навигация по странице.

Видео:10 класс, 10 урок, Параллельные плоскостиСкачать

10 класс, 10 урок, Параллельные плоскости

Необходимое и достаточное условие компланарности трех векторов.

Напомним определение компланарных векторов.

Векторы называются компланарными, если они принадлежат одной или параллельным плоскостям.

Два вектора Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскоститрехмерного пространства всегда компланарны. Это утверждение легко доказать. Пусть a и b – прямые, на которых лежат векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостисоответственно. Проведем через начало вектора Как доказать что векторы параллельны одной плоскостипрямую b1 , параллельную прямой b , а через начало вектора Как доказать что векторы параллельны одной плоскостипрямую a1 , праллельную прямой a . Плоскости, образуемые прямыми a и b1 , а так же прямыми b и a1 , параллельны по построению, а векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостипринадлежат им. Следовательно, векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостикомпланарны.

А как же определить, являются ли три вектора компланарными?

Для этого существует необходимое и достаточное условие компланарности трех векторов в пространстве. Оно основано на понятии смешанного произведения векторов. Сформулируем его в виде теоремы.

Для компланарности трех векторов Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскоститрехмерного пространства необходимо и достаточно, чтобы их смешанное произведение равнялось нулю.

Пусть Как доказать что векторы параллельны одной плоскости, докажем что векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостикомпланарны.

Так как Как доказать что векторы параллельны одной плоскости, то векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостиперпендикулярны в силу необходимого и достаточного условия перпендикулярности двух векторов. С другой стороны, по определению векторного произведения вектор Как доказать что векторы параллельны одной плоскостиперпендикулярен и вектору Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии вектору Как доказать что векторы параллельны одной плоскости. Следовательно, векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостикомпланарны, так как перпендикулярны одному вектору Как доказать что векторы параллельны одной плоскости.

Пусть теперь векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостикомпланарны, докажем равенство нулю смешанного произведения Как доказать что векторы параллельны одной плоскости.

Так как векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостикомпланарны, то вектор Как доказать что векторы параллельны одной плоскостиперпендикулярен каждому из них, следовательно, скалярное произведение вектора Как доказать что векторы параллельны одной плоскостина Как доказать что векторы параллельны одной плоскостиравно нулю, что означает равенство нулю смешанного произведения Как доказать что векторы параллельны одной плоскости.

Итак, теорема полностью доказана.

Покажем применение доказанного условия компланарности трех векторов к решению задач.

Компланарны ли векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскости, заданные в прямоугольной системе координат.

Вычислим их смешанное произведение по координатам:
Как доказать что векторы параллельны одной плоскости

Так как мы получили ноль, то условие компланарности выполнено, следовательно, заданные векторы компланарны.

Необходимое и достаточное условие компланарности векторов можно использовать для проверки принадлежности четырех точек пространства А, В, С и D одной плоскости. Для этого находим координаты векторов Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии вычисляем их смешанное произведение. Если оно равно нулю, то точки лежат в одной плоскости, в противном случае – не лежат в одной плоскости.

Принадлежат ли точки Как доказать что векторы параллельны одной плоскостиодной плоскости?

Найдем координаты векторов Как доказать что векторы параллельны одной плоскости(при необходимости смотрите статью нахождение координат вектора по координатам точек его начала и конца):
Как доказать что векторы параллельны одной плоскости

Теперь вычисляем смешанное произведение этих векторов
Как доказать что векторы параллельны одной плоскости

Так как смешанное произведение векторов отлично от нуля, то векторы Как доказать что векторы параллельны одной плоскостине компланарны, следовательно, точки А, В, С и D не лежат в одной плоскости.

Видео:Параллельные прямые | Математика | TutorOnlineСкачать

Параллельные прямые | Математика | TutorOnline

Исследование системы векторов на компланарность, примеры и решения.

А как же быть, если требуется установить компланарность системы векторов, число векторов которой больше трех?

Давайте ответим на этот вопрос и получим условие компланарности системы из n векторов трехмерного пространства.

В предыдущем пункте мы показали, что для компланарности трех векторов Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскостинеобходимо и достаточно равенство нулю их смешанного произведения: Как доказать что векторы параллельны одной плоскости. Так как смешанное произведение трех векторов в координатной форме представляет собой определитель матрицы, строками которой являются координаты векторов Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскости, то условие компланарности можно записать в виде Как доказать что векторы параллельны одной плоскости. Вспомнив понятие ранга матрицы, последнее равенство можно интерпретировать следующим образом: ранг матрицы, строками которой являются координаты компланарных векторов Как доказать что векторы параллельны одной плоскостии Как доказать что векторы параллельны одной плоскости, меньше трех.

Обобщив последнее утверждение, мы получим необходимое и достаточное условие компланарности системы из n векторов трехмерного пространства: для компланарности системы из n векторов трехмерного пространства необходимо и достаточно, чтобы ранг матрицы, строками которой являются координаты векторов системы, был меньше трех.

Компланарны ли векторы
Как доказать что векторы параллельны одной плоскости

Составим матрицу, строками которой примем координаты данных векторов
Как доказать что векторы параллельны одной плоскости

Сразу легко отыскать минор второго порядка, отличный от нуля, Как доказать что векторы параллельны одной плоскости.

Переберем окаймляющие его миноры третьего порядка:
Как доказать что векторы параллельны одной плоскости

Все они равны нулю, следовательно, ранг матрицы равен двум, поэтому, векторы заданной системы векторов компланарны в силу выполнения необходимого и достаточного условия компланарности.

💡 Видео

18+ Математика без Ху!ни. Скалярное произведение векторов. Угол между векторами.Скачать

18+ Математика без Ху!ни. Скалярное произведение векторов. Угол между векторами.

Коллинеарные векторы.Скачать

Коллинеарные векторы.

Коллинеарность векторовСкачать

Коллинеарность векторов

Задача 5. Компланарны ли векторы a, b, c.Скачать

Задача 5. Компланарны ли векторы a, b, c.

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.

ГЕОМЕТРИЯ 11 класс: Компланарные векторыСкачать

ГЕОМЕТРИЯ 11  класс: Компланарные векторы

Как разложить вектор по базису - bezbotvyСкачать

Как разложить вектор по базису - bezbotvy

Математика без Ху!ни. Смешанное произведение векторовСкачать

Математика без Ху!ни. Смешанное произведение векторов

Математика без Ху!ни. Взаимное расположение прямой и плоскости.Скачать

Математика без Ху!ни.  Взаимное расположение прямой и плоскости.

Стереометрия 10 класс. Часть 1 | МатематикаСкачать

Стереометрия 10 класс. Часть 1 | Математика

Геометрия 10 класс (Урок№4 - Параллельность прямых, прямой и плоскости.)Скачать

Геометрия 10 класс (Урок№4 - Параллельность прямых, прямой и плоскости.)

10 класс, 17 урок, Признак перпендикулярности прямой и плоскостиСкачать

10 класс, 17 урок, Признак перпендикулярности прямой и плоскости
Поделиться или сохранить к себе: