Материал: 2492

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

λ < 0 λ a ↑↓ a .

Операция умножения вектора на число обладает свойствами:

λ (a +

 

)= λa+ λ

 

 

(дистрибутивность относительно

b

b

сложения векторов);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(λ + µ)a = λ a + µ a

 

(дистрибутивность

относитель-

но сложения чисел);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ(µ a )= (λµ)a (ассоциативность);

 

 

 

1 a = a (умножение на единицу).

 

 

 

Пусть a1,a2 , ,an

− векторы; λ1, λ2 , , λn − числа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

Вектор λ1a1 + λ2a2 + + λnan

называется линейной комбина-

цией векторов a ,a , ,a

 

с коэффициентами λ , λ , , λ .

1 2

 

 

 

 

 

n

 

 

А

И1 2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проекция вектора на ось

 

 

 

Дан вектор а =

 

 

 

 

бВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АВ

 

и направленный отрезок или луч

U

– ось.

Спроектируем вектор АВ на U и получим вектор

А1В1

.

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

а

 

 

 

 

 

 

 

Ось

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В1 А1

Рис. 4

A1B1 − геометрическая проекция вектора AB на ось U (рис. 4).

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1B1

 

, если

A1B1 ↑↑U;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Число

Пр

 

 

 

AB =

 

 

 

 

–

алгебраическая

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

 

A1B1

 

, если A1B1 ↑↓U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

проекция

 

 

 

 

на ось

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема (основная теорема о проекциях). Пусть а1,а2 , ,аn −

векторы; λ1, λ2 , , λn − числа;

 

− ось.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПрU

(λ1а1 + λ2а2 + + λnаn ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= λ1ПрU

а1 + λ2 ПрU

а2 + + λn ПрU

аn .

 

 

Следствия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

1. ПрU

(a +

 

 

)= ПрU

a + ПрU

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПрU

(λ

a

)= λ ПрU

a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример.

В треугольникеАABC сторона AB точками M и N

разделена на три равные части:

 

AM

 

 

=

 

MN

 

=

 

NB

 

.

Найти вектор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, если

 

 

=

 

;

 

 

 

 

 

=

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СM

CА

a

CB

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

(

 

− a )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Имеем AB = b − a AM =

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как

 

 

 

=

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СM

CA

 

AM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

− a )=

(2 a +

 

)

= 2 a +

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= a +

 

b

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CM

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

Вопросы и задания для самопроверки [2,3,5,6]

1.Что называется геометрическим вектором?

2.Что называется длиной геометрического вектора?

3.Какие векторы называются одинаково направленными?

4.Какие векторы называются коллинеарными?

7

5.Дайте определение сложения двух геометрических векторов.

6.Определите умножение геометрического вектора на число.

7.Что называется проекцией вектора на ось?

§2. Базис и координаты

 

 

 

 

 

 

Векторы а1, а2 , , аn называются линейно зависимыми, если

существуют числа

λ1, λ2 , , λn

(не

все

равные 0), такие, что

λ1 а1 + λ2 а2 + + λn аn = 0 , т.е. линейная комбинация векторов об-

ращается в ноль.

 

 

 

 

 

 

 

Два вектора на плоскости а

и b линейно независимы тогда и

только тогда, когда они неколлинеарны: a || b (рис. 5).

а

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

И

с

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

Д

b

а) а , b – неколлинеарны, a || b ;

b – коллинеарны, a || b .

 

б) а

,

 

 

АРис. 5

 

 

 

Три вектора,

меющбе общее начало,

называются компланар-

ными, если они лежат в одной плоскости. Или: три произвольные

 

и

 

 

 

 

 

 

вектора компланарны, если они параллельны одной плоскости.

Три вектора в пространстве линейно независимы тогда и только

тогда, когда они некомпланарны.

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

Базис и координаты

 

Базисом на плоскости называются любые два линейно независимых вектора (любые два неколлинеарные вектора) (рис. 6).

8

e1

e2

Рис. 6

Любой вектор на плоскости является линейной комбинацией базисных векторов.

a = λ1e1 + λ2e2 − разложение вектора a по базису (e1, e2 ).

 

 

(λ1, λ2 )− координаты a в базисе (e1, e2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стандартный

базис на

 

плоскости – (i

, j),причем

 

 

=

 

j

 

=1,

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

i

j (рис. 7).

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

Рис. 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Базис в пространстве

− это любые три линейно независимые

вектора в пространствеС. Любой вектор в пространстве является линейной комбинацией баз сных векторов (прил. 2).

Если e1, e2 , e3 − базис в пространстве, то a = λ1 e1 + λ2 e2 + λ3 e3 .

а = (λ1, λ2 , λ3 )− координаты a в базисе (e1, e2 , e3 ).

e3

e2

e1

Рис. 8

9

В пространстве базис образуют любые три некомпланарные вектора (рис. 8).

Векторы i , j, k − стандартный базис: i = j = k = 1; i j k

(рис. 9).

k

i

j

Рис. 9

Действия с векторами в координатной форме записи

1)

Если а = (x1, y1, z1 );

 

 

= (x2 , y2

, z

2 ) – координаты векторов, то

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

сумма векторов – это вектор с координатами

 

 

 

= (x

бА

+ zИ) (прил. 3);

 

a +

b

+ x

2

; y

+ y

2

;

z

 

1

 

1

 

 

1

2

2)

λ a = (λ x; λ y; λ z)−умножение вектора на число λ ;

3)

a = (x, y, z). Длина вектора a находится по формуле

a= x2 + y2 + z2 ;

4)A = (x1С, y1, z1 ); B = (x2 , y2 , z2 ) − две точки. Тогда координаты вектора AB равны (рис. 10): (z − z )).(y − y );AB = ((x − x );и

2

1

2

1

2

1

 

z

 

 

 

B

x

0

y

 

 

 

 

Рис. 10

10

Источник: https://studfile.net/preview/16408549/