Векторная алгебра

Содержание

Слайд 2

Схема вычисления определителя второго порядка (произведение элементов главной диагонали минус произведение

Схема вычисления определителя второго порядка
(произведение элементов главной диагонали минус произведение элементов

побочной диагонали).
Пример. Вычислить

Вычислительная математика

Слайд 3

Определителем третьего порядка называется число, обозначаемое и равное Вычислительная математика .

Определителем третьего порядка называется число, обозначаемое
и равное

Вычислительная математика

.

Слайд 4

Схема вычисления определителя третьего порядка (правило треугольника) Вычисление определителя третьего порядка

Схема вычисления определителя третьего порядка
(правило треугольника)
Вычисление определителя третьего порядка методом

разложения по первой строке:

Вычислительная математика

Слайд 5

Пример. Вычислить определитель двумя способами Вычислительная математика

Пример. Вычислить определитель двумя способами

Вычислительная математика

Слайд 6

§2. Вектор. Линейные операции над векторами. Вектор – множество направленных отрезков,

§2. Вектор. Линейные операции над векторами.
Вектор – множество направленных отрезков,

имеющих общее направление и одинаковую длину. Направленный отрезок – отрезок, у которого указаны начало и конец.
Обозначения:
Длина вектора (модуль вектора) – длина соответствующего направленного отрезка, обозначают

Вычислительная математика

Слайд 7

Вектор, длина которого равна 0, называется нулевым, обозначают (у такого вектора

Вектор, длина которого равна 0, называется нулевым, обозначают (у такого вектора

совпадают начальная и конечная точки).
Вектор, длина которого равна 1, называется единичным, обозначают
Единичный вектор, направление которого совпадает с направлением вектора называется ортом вектора обозначают

Вычислительная математика

Слайд 8

Вектор называется противоположным вектору Два вектора называются коллинеарными, если они лежат

Вектор называется противоположным вектору
Два вектора называются коллинеарными, если они лежат

на одной прямой или на параллельных прямых, обозначают
Если то причем при
(векторы сонаправлены), при
(векторы противоположно направлены).

Вычислительная математика

Слайд 9

Два вектора равны, если они сонаправлены и имеют одинаковую длину: Три

Два вектора равны, если они сонаправлены и имеют одинаковую длину:
Три

вектора в пространстве называются компланарными, если они лежат в одной плоскости или параллельных плоскостях.
Если среди трех векторов хотя бы один нулевой или два вектора коллинеарны, то такие векторы будут компланарны.

Вычислительная математика

Слайд 10

Линейные операции над векторами: ‑ сложение векторов; ‑ вычитание векторов; ‑

Линейные операции над векторами:
‑ сложение векторов;
‑ вычитание векторов;
‑ умножение вектора на

число.

Вычислительная математика

Слайд 11

§3. Базис. Координаты вектора в базисе Базис на плоскости – это

§3. Базис. Координаты вектора в базисе
Базис на плоскости – это упорядоченная

пара неколлинеарных векторов
Если векторы ортогональны (перпендикулярны), то базис называется ортогональным.
Если длины векторов равны единице, то базис называется нормированным.
Ортонормированный базис на плоскости обозначают
Слайд 12

Пусть ‑ произвольный вектор на плоскости. От произвольной точки О отложим

Пусть ‑ произвольный вектор на плоскости.
От произвольной точки О отложим

векторы, равные
и
Следовательно существуют числа
Тогда
Говорят, что вектор разложен по базису
Коэффициенты разложения называют координатами вектора в базисе
Слайд 13

Разложение вектора по базису в пространстве Базис в пространстве – это

Разложение вектора по базису в пространстве
Базис в пространстве – это три

некомпланарных вектора взятых в определенном порядке.
Тогда произвольный вектор
Длина вектора
Слайд 14

Значения называются направляющими косинусами вектора , причем Направляющие косинусы совпадают с координатами орта

Значения
называются направляющими косинусами вектора , причем
Направляющие косинусы совпадают

с координатами орта
Слайд 15

Свойства координат вектора: 1) при умножении вектора на число его координаты

Свойства координат вектора:
1) при умножении вектора на число его координаты умножаются

на это же число;
2) при сложении (вычитании) векторов их соответствующие координаты складываются (вычитаются);
3) Два вектора коллинеарны тогда и только тогда, когда их координаты пропорциональны.
Слайд 16

Координаты точки. Их связь с координатами вектора Рассмотрим точку А. Вектор

Координаты точки.
Их связь с координатами вектора
Рассмотрим точку А. Вектор называют

радиус-вектором точки А, а его координаты – координатами точки А в базисе или в системе координат Oxyz, принято обозначение:
Координаты вектора через можно найти по координатам его начальной точки и конечной точки
Слайд 17

§4. Скалярное произведение векторов Скалярным произведением векторов и называется число, равное

§4. Скалярное произведение векторов
Скалярным произведением векторов и называется число, равное произведению

длин этих векторов на косинус угла между ними:
Если то
Произведение называют скалярным квадратом вектора и обозначают
Слайд 18

Свойства скалярного произведения: 1) скалярное произведение ненулевых векторов равно нулю тогда

Свойства скалярного произведения:
1) скалярное произведение ненулевых векторов равно нулю тогда и

только тогда, когда эти векторы ортогональны;
2) скалярное произведение векторов коммутативно
3) свойство линейности:
Слайд 19

Пример. Вычислить если

Пример. Вычислить если

Слайд 20

Вычисление скалярного произведения в ортонормированном базисе Рассмотрим ортонормированный базис Пусть Тогда

Вычисление скалярного произведения в ортонормированном базисе
Рассмотрим ортонормированный базис
Пусть
Тогда

Слайд 21

 

Слайд 22

Пример 1. Найти длину вектора если Вычислительная математика

Пример 1. Найти длину вектора если

Вычислительная математика

Слайд 23

Пример 2. Найти вектор коллинеарный вектору если его проекция на вектор равна Вычислительная математика

Пример 2. Найти вектор коллинеарный вектору если его проекция на вектор
равна


Вычислительная математика

Слайд 24

§5. Векторное произведение векторов Понятие правой и левой тройки векторов Упорядоченная

§5. Векторное произведение векторов
Понятие правой и левой тройки векторов
Упорядоченная тройка некомпланарных

векторов называется правой, если с конца третьего вектора кратчайший поворот от первого вектора ко второму виден против часовой стрелки.
В противном случае тройка векторов называется левой.
На рис. тройка векторов - правая,
- левая тройка.
Слайд 25

Векторным произведением двух векторов и называется такой вектор , длина и

Векторным произведением двух векторов и называется такой вектор , длина и

направление которого определяются следующими условиями:
1.
2.
3. - правая тройка (если ).
Слайд 26

Свойства векторного произведения: 1. (антикоммутативность); 2. 3. (условие коллинеарности двух векторов).

Свойства векторного произведения:
1. (антикоммутативность);
2.
3.
(условие коллинеарности двух векторов).

Слайд 27

Вычисление векторного произведения в ортонормированном базисе Пусть Тогда

Вычисление векторного произведения в ортонормированном базисе
Пусть
Тогда

Слайд 28

Пример. Вычислить

Пример. Вычислить

Слайд 29

Слайд 30

Пример 1. Вычислить площадь параллелограмма ABCD, если - единичные векторы и

Пример 1. Вычислить площадь параллелограмма ABCD, если - единичные векторы и


Слайд 31

Пример 2. Найти вектор ортогональный векторам , если и вектор образует тупой угол с осью Oz.

Пример 2. Найти вектор ортогональный векторам
, если и вектор

образует тупой угол с осью Oz.
Слайд 32

§6. Смешанное произведение векторов Пусть вектор векторно умножается на вектор затем

§6. Смешанное произведение векторов
Пусть вектор векторно умножается на вектор затем получившийся

вектор скалярно умножается на вектор В результате получается число, которое называется векторно-скалярным или смешанным произведением векторов и обозначается
Таким образом,
Слайд 33

Слайд 34

Слайд 35

Тогда

Тогда

Слайд 36

Пример. Вычислить смешанное произведение векторов

Пример. Вычислить смешанное произведение векторов

Слайд 37

Применения смешанного произведения 1. Проверка компланарности трех векторов: компланарны 2. Проверка

Применения смешанного произведения
1. Проверка компланарности трех векторов:
компланарны
2. Проверка принадлежности

четырех точек A, B, C, D одной плоскости α:
3. Вычисление объемов пирамиды и параллелепипеда, построенных на векторах , и их высоты hc , опущенной из конца вектора