Площадь через векторное произведение: Векторное произведение векторов.

Векторное произведение векторов.

Векторное произведение векторов.

Навигация по странице:

  • Определение векторного произведения векторов
  • Формулы вычисления векторного произведения векторов
  • Свойства векторного произведения векторов
  • Примеры задач на вычисления векторного произведения векторов

Онлайн калькулятор. Векторное произведение векторов.

Упражнения на тему векторное произведение векторов.

Определение. Векторным произведением вектора a на вектор b называется вектор c, длина которого численно равна площади параллелограмма построенного на векторах a и b, перпендикулярный к плоскости этих векторов и направленный так, чтоб наименьшее вращение от a к b вокруг вектора c осуществлялось против часовой стрелки, если смотреть с конца вектора c (рис. 1).

рис. 1

Формулы вычисления векторного произведения векторов

Векторное произведение двух векторов a = {ax; ay; az} и b = {bx; by; bz} в декартовой системе координат — это вектор, значение которого можно вычислить, используя следующие формулы:

a × b = ijkaxayazbxbybz = i (aybz — azby) — j (axbz — azbx) + k (axby — aybx)

a × b = {aybz — azby; azbx — axbz; axby — aybx}


Свойства векторного произведения векторов

  • Геометрический смысл векторного произведения.

    Модуль векторного произведения двух векторов a и b равен площади параллелограмма построенного на этих векторах:

    Sпарал = [a × b]

  • Геометрический смысл векторного произведения.

    Площадь треугольника построенного на векторах a и b равна половине модуля векторного произведения этих векторов:

    SΔ = 1|a × b|
    2

  • Векторное произведения двух не нулевых векторов a и b равно нулю тогда и только тогда, когда вектора коллинеарны.

  • Вектор c, равный векторному произведению не нулевых векторов a и b, перпендикулярен этим векторам.

  • a × b = -b × a

  • (k a) × b = a × (k b) = k (a × b)

  • (a + b) × c = a × c + b × c


Примеры задач на вычисления векторного произведения векторов

Пример 1. Найти векторное произведение векторов a = {1; 2; 3} и b = {2; 1; -2}.

Решение:

a × b =   i   j   k   =
 1   2   3 
 2   1   -2 

= i(2 · (-2) — 3 · 1) — j(1 · (-2) — 2 · 3) + k(1 · 1 — 2 · 2) =

= i(-4 — 3) — j(-2 — 6) + k(1 — 4) = -7i + 8j — 3k = {-7; 8; -3}

Пример 2. Найти площадь треугольника образованного векторами a = {-1; 2; -2} и b = {2; 1; -1}.

Решение: Найдем векторное произведение этих векторов:

a × b =   i   j   k   =
 -1   2   -2 
 2   1   -1 

= i(2 · (-1) — (-2) · 1) — j((-1) · (-1) — (-2) · 2) + k((-1) · 1 — 2 · 2) =

= i(-2 + 2) — j(1 + 4) + k(-1 — 4) = -5j — 5k = {0; -5; -5}

Из свойств векторного произведения:

SΔ =

12

|a × b| =

12

√02 + 52 + 52 =

12

√25 + 25 =

12

√50 =

5√22

= 2. 5√2

Ответ: SΔ = 2.5√2.

Вектора Вектор: определение и основные понятия Определение координат вектора заданного координатами его начальной и конечной точки Модуль вектора. Длина вектора Направляющие косинусы вектора Равенство векторов Ортогональность векторов Коллинеарность векторов Компланарность векторов Угол между векторами Проекция вектора Сложение и вычитание векторов Умножение вектора на число Скалярное произведение векторов Векторное произведение векторов Смешанное произведение векторов Линейно зависимые и линейно независимые вектора Разложение вектора по базису

Онлайн калькуляторы с векторами

Онлайн упражнения с векторами на плоскости

Онлайн упражнения с векторами в пространстве

Нахождение площади треугольника по векторам. Векторное произведение векторов

Контрольная работа №1

Векторы. Элементы высшей алгебры

1-20. Известны длины векторов и и; – угол между этими векторами.

Вычислить: 1) и, 2) .3) Найти площадь треугольника, построенного на векторах и.

Сделать чертеж.

Решение. Используя определение скалярного произведения векторов:

И свойства скалярного произведения: ,

1) находим скалярный квадрат вектора:

то есть, Тогда .

Рассуждая аналогично, получаем

то есть, Тогда .

По определению векторного произведения: ,

с учетом того, что

Площадь треугольника построенного на векторах и равна

21-40. Известны координаты трех вершин A, B, D параллелограмма ABCD . Средствами векторной алгебры требуется:

A (3;0;-7), B (2;4;6), D (-7;-5;1)

Решение.

Известно, что диагонали параллелограмма в точке пересечения делятся пополам. Поэтому координаты точки E — пересечения диагоналей — найдем как координаты середины отрезка BD . Обозначая их через x E ,y E , z E получим, что

Получаем .

Зная координаты точки E — середины диагонали BD и координаты одного из его концов A (3;0;-7), по формулам определяем искомые координаты вершины С параллелограмма:

Итак, вершина .

2) Чтобы найти проекцию вектора на вектор , найдем координаты этих векторов: ,

аналогично . Проекцию вектора на вектор , находим по формуле:

3) Угол между диагоналями параллелограмма находим как угол между векторами

И по свойству скалярного произведения:

тогда

4) Площадь параллелограмма находим как модуль векторного произведения:

5) Объем пирамиды находим как одну шестую модуля смешанного произведения векторов , где О(0;0;0), тогда

Тогда искомый объем (куб.ед.)

41-60. Даны матрицы:

В ·С -1 +3A T

Обозначения:

Сначала находим обратную матрицу к матрице С.

Для этого находим ее определитель:

Определитель отличен от нуля, следовательно, матрица является невырожденной и для нее можно найти обратную матрицу С -1

Найдем алгебраические дополнения по формуле , где — минор элемента :

Тогда , .

61–80. Решите систему линейных уравнений:

    Методом Крамера; 2. Матричным методом.

Решение.

а) метод Крамера

Найдем определитель системы

Так как , то система имеет единственное решение.

Найдем определители и , заменив в матрице коэффициентов соответственно первый, второй, третий столбцы столбцом свободных членов.

По формулам Крамера:

б) матричный метод (с помощью обратной матрицы).

Данную систему запишем в матричной форме и решим с помощью обратной матрицы.

Пусть А – матрица коэффициентов при неизвестных; X – матрица-столбец неизвестных x , y , z и Н – матрица-столбец из свободных членов:

Левую часть системы (1) можно записать в виде произведения матриц , а правую в виде матрицы Н . Следовательно имеем матричное уравнение

Так как определитель матрицы А отличен от нуля (пункт «а»), то матрица А имеет обратную матрицу . Умножим обе части равенства (2) слева на матрицу , получим

Так как , где Е – единичная матрица, а , то

Пусть имеем невырожденную матрицу А:

Тогда обратную матрицу находим по формуле:

где A ij — алгебраическое дополнение элемента a ij в определителе матрицы А , которое является произведением (-1) i+j на минор (определитель) n-1 порядка, полученный вычеркиванием i-й строки и j-го столбца в определителе матрицы А:

Отсюда получаем обратную матрицу:

Столбец X: X=A -1 H

81–100. Решить систему линейных уравнений методом Гаусса

Решение. Запишем систему в виде расширенной матрицы:

Выполняем элементарные преобразования со строками.

Из 2-ой строки вычитаем первую строку, умноженную на 2. Из строки 3 вычитаем первую строку, умноженную на 4. Из строки 4 вычитаем первую строку, получаем матрицу:

Далее получаем нуль в первом столбце последующих строк, для этого из второй строки вычитаем третью строку. Из третьей строки вычитаем вторую строку, умноженную на 2. Из четвертой строки вычитаем вторую строку, умноженную на 3. В результате получаем матрицу вида:

Из четвертой строки вычитаем третью.

Поменяем местами предпоследнюю и последнюю строки:

Последняя матрица равносильна системе уравнений:

Из последнего уравнения системы находим .

Подставляя в предпоследнее уравнение, получаем .

Из второго уравнения системы следует, что

Из первого уравнения находим х:

Ответ:

Контрольная работа №2

Аналитическая геометрия

1-20. Даны координаты вершин треугольника АВС. Найти:

1) длину стороны A В ;

2) уравнения сторон АВ и ВС и их угловые коэффициенты;

3) угол В в радианах с точностью до двух знаков;

4) уравнение высоты CD и её длину;

5) уравнение медианы АЕ

высотой CD ;

К параллельно стороне АВ,

7) сделать чертёж.

А(3;6), В(15;-3), С(13;11)

Решение.

Применяя (1), находим длину стороны АВ :

2) уравнения сторон АВ и ВС и их угловые коэффициенты:

Уравнение прямой, проходящей через точки и , имеет вид

Подставляя в (2) координаты точек А и В , получим уравнение стороны АВ :

(АВ ).

(BC ).

3) угол В в радианах с точностью до двух знаков.

Известно, что тангенс угла между двумя прямыми, угловые коэффициенты, которых соответственно равны и вычисляется по формуле

Искомый угол В образован прямыми АВ и ВС , угловые коэффициенты которых найдены: ; . Применяя (3), получим

; , или

4) уравнение высоты CD и её длина.

Расстояние от точки С до прямой АВ:

5) уравнение медианы АЕ и координаты точки К пересечения этой медианы с

высотой CD .

середина стороны ВС:

Тогда уравнение АЕ:

Решаем систему уравнений:

6) уравнение прямой, проходящей через точку К параллельно стороне АВ :

Так как искомая прямая параллельна стороне АВ , то ее угловой коэффициент будет равен угловому коэффициенту прямой АВ . Подставив в (4) координаты найденной точки К и угловой коэффициент , получим

; (KF ).

Площадь параллелограмма равна 12 кв. ед., две его вершины – точкиА(-1;3) и В(-2;4). Найти две другие вершины этого параллелограмма, если известно, что точка пересечения его диагоналей лежит на оси абсцисс. Сделать чертёж.

Решение. Пусть точка пересечения диагоналей имеет координаты .

Тогда очевидно, что и

следовательно, координаты векторов .

Площадь параллелограмма находим по формуле

Тогда координаты двух других вершин .

В задачах 51-60 даны координаты точек А и В . Требуется:

    Составить каноническое уравнение гиперболы, проходящей через данные точкиА и В, если фокусы гиперболы расположены на оси абсцисс;

    Найти полуоси, фокусы, эксцентриситет и уравнения асимптот этой гиперболы;

    Найти все точки пересечения гиперболы с окружностью с центром в начале координат, если эта окружность проходит через фокусы гиперболы;

    Построить гиперболу, её асимптоты и окружность.

А(6;-2), В(-8;12).

Решение. Уравнение искомой гиперболы в каноническом виде записывается

где a — действительная полуось гиперболы, b — мнимая полуось. Подставляя координаты точек А и В в это уравнение найдем эти полуоси:

– уравнение гиперболы: .

Полуоси а=4,

фокусное расстояние Фокусы (-8,0) и (8,0)

Эксцентриситет

Асиптоты:

Если окружность проходит через начало координат, ее уравнение

Подставляя один из фокусов, находим и уравнение окружности

Находим точки пересечения гиперболы и окружности:

Строим чертеж:

В задачах 61-80 построить график функции в полярной системе координат по точкам, придавая  значения через промежуток /8 (0 2). Найти уравнение линии в прямоугольной декартовой системе координат (положительная полуось абсцисс совпадает с полярной осью, а полюс – с началом координат).

Решение. Построим линию по точкам, предварительно заполнив таблицу значений и φ.

Номер

φ ,

φ, градусы

Номер

φ , рад

градусы

3∙(x 2 +2∙1x + 1) -3∙1 = 3(x+1) 2 — 3

делаем вывод, что данное уравнение определяет эллипс:

Даны точки А, В, С, D. Требуется найти:

1. Уравнение плоскости(Q ), проходящей через точкиА, В, С D в плоскости (Q) ;

2. Уравнение прямой (I), проходящей через точкиВ и D;

3. Угол между плоскостью (Q) и прямой (I) ;

4. Уравнение плоскости (Р), проходящей через точкуА перпендикулярно прямой (I) ;

5. Угол между плоскостями (Р) и (Q ) ;

6. Уравнение прямой (т), проходящей через точку А в направлении ее радиус-вектора;

7. Угол между прямыми (I) и (т).

А(9;-8;1), В(-9;4;5), С(9;-5;5), D (6;4;0)

1. Уравнение плоскости(Q ), проходящей через точки А, В, С и проверить, лежит ли точка D в плоскости определяется по формуле Найти : 1) . 2) Площадь параллелограмма, построенного на и. 3) Объем параллелепипеда, построенного на векторах , и. Контрольная работа по теме «Элементы теории линейных пространств…

  • Методические рекомендации по выполнению контрольных работ для бакалавриата заочной формы обучения по квалификации 080100. 62 по направлению

    Методические рекомендации

    Параллелепипеда и объем пирамиды, построенных на векторах , и. Решение: 2-=2(1;1;1)-(2;1;4)= (2;2;2)-(2;1;4)=(0;1;-2).. . . . . 4.ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Раздел I. Линейная алгебра . 1 – 10. Дана…

  • На данном уроке мы рассмотрим ещё две операции с векторами: векторное произведение векторов и смешанное произведение векторов (сразу ссылка, кому нужно именно оно) . Ничего страшного, так иногда бывает, что для полного счастья, помимо скалярного произведения векторов , требуется ещё и ещё. Такая вот векторная наркомания. Может сложиться впечатление, что мы залезаем в дебри аналитической геометрии. Это не так. В данном разделе высшей математики вообще мало дров, разве что на Буратино хватит. На самом деле материал очень распространенный и простой – вряд ли сложнее, чем то же скалярное произведение , даже типовых задач поменьше будет. Главное в аналитической геометрии, как многие убедятся или уже убедились, НЕ ОШИБАТЬСЯ В ВЫЧИСЛЕНИЯХ. Повторяйте как заклинание, и будет вам счастье =)

    Если векторы сверкают где-то далеко, как молнии на горизонте, не беда, начните с урока Векторы для чайников , чтобы восстановить или вновь приобрести базовые знания о векторах. Более подготовленные читатели могут знакомиться с информацией выборочно, я постарался собрать максимально полную коллекцию примеров, которые часто встречаются в практических работах

    Чем вас сразу порадовать? Когда я был маленьким, то умел жонглировать двумя и даже тремя шариками. Ловко получалось. Сейчас жонглировать не придётся вообще, поскольку мы будем рассматривать только пространственные векторы , а плоские векторы с двумя координатами останутся за бортом. Почему? Такими уж родились данные действия – векторное и смешанное произведение векторов определены и работают в трёхмерном пространстве. Уже проще!

    В данной операции, точно так же, как и в скалярном произведении, участвуют два вектора . Пусть это будут нетленные буквы .

    Само действие обозначается следующим образом: . Существуют и другие варианты, но я привык обозначать векторное произведение векторов именно так, в квадратных скобках с крестиком.

    И сразу вопрос : если в скалярном произведении векторов участвуют два вектора, и здесь тоже умножаются два вектора, тогда в чём разница ? Явная разница, прежде всего, в РЕЗУЛЬТАТЕ:

    Результатом скалярного произведения векторов является ЧИСЛО:

    Результатом векторного произведения векторов является ВЕКТОР : , то есть умножаем векторы и получаем снова вектор. Закрытый клуб. Собственно, отсюда и название операции. В различной учебной литературе обозначения тоже могут варьироваться, я буду использовать букву .

    Определение векторного произведения

    Сначала будет определение с картинкой, затем комментарии.

    Определение : Векторным произведением неколлинеарных векторов , взятых в данном порядке , называется ВЕКТОР , длина которого численно равна площади параллелограмма , построенного на данных векторах; вектор ортогонален векторам , и направлен так, что базис имеет правую ориентацию:

    Разбираем определение по косточкам, тут много интересного!

    Итак, можно выделить следующие существенные моменты:

    1) Исходные векторы , обозначенные красными стрелками, по определению не коллинеарны . Случай коллинеарных векторов будет уместно рассмотреть чуть позже.

    2) Векторы взяты в строго определённом порядке : – «а» умножается на «бэ» , а не «бэ» на «а». Результатом умножения векторов является ВЕКТОР , который обозначен синим цветом. Если векторы умножить в обратном порядке, то получим равный по длине и противоположный по направлению вектор (малиновый цвет). То есть, справедливо равенство .

    3) Теперь познакомимся с геометрическим смыслом векторного произведения. Это очень важный пункт! ДЛИНА синего вектора (а, значит, и малинового вектора ) численно равна ПЛОЩАДИ параллелограмма, построенного на векторах . На рисунке данный параллелограмм заштрихован чёрным цветом.

    Примечание : чертёж является схематическим, и, естественно, номинальная длина векторного произведения не равна площади параллелограмма.

    Вспоминаем одну из геометрических формул: площадь параллелограмма равна произведению смежных сторон на синус угла между ними . Поэтому, исходя из вышесказанного, справедлива формула вычисления ДЛИНЫ векторного произведения:

    Подчёркиваю, что в формуле речь идёт о ДЛИНЕ вектора, а не о самом векторе . Каков практический смысл? А смысл таков, что в задачах аналитической геометрии площадь параллелограмма часто находят через понятие векторного произведения:

    Получим вторую важную формулу. Диагональ параллелограмма (красный пунктир) делит его на два равных треугольника. Следовательно, площадь треугольника, построенного на векторах (красная штриховка), можно найти по формуле:

    4) Не менее важный факт состоит в том, что вектор ортогонален векторам , то есть . Разумеется, противоположно направленный вектор (малиновая стрелка) тоже ортогонален исходным векторам .

    5) Вектор направлен так, что базис имеет правую ориентацию. На уроке о переходе к новому базису я достаточно подробно рассказал об ориентации плоскости , и сейчас мы разберёмся, что такое ориентация пространства. Объяснять буду на пальцах вашей правой руки . Мысленно совместите указательный палец с вектором и средний палец с вектором . Безымянный палец и мизинец прижмите к ладони. В результате большой палец – векторное произведение будет смотреть вверх. Это и есть правоориентированный базис (на рисунке именно он). Теперь поменяйте векторы (указательный и средний пальцы ) местами, в результате большой палец развернётся, и векторное произведение уже будет смотреть вниз. Это тоже правоориентированный базис. Возможно, у вас возник вопрос: а какой базис имеет левую ориентацию? «Присвойте» тем же пальцам левой руки векторы , и полУчите левый базис и левую ориентацию пространства (в этом случае большой палец расположится по направлению нижнего вектора) . Образно говоря, данные базисы «закручивают» или ориентируют пространство в разные стороны. И это понятие не следует считать чем-то надуманным или абстрактным – так, например, ориентацию пространства меняет самое обычное зеркало, и если «вытащить отражённый объект из зазеркалья», то его в общем случае не удастся совместить с «оригиналом». Кстати, поднесите к зеркалу три пальца и проанализируйте отражение;-)

    …как всё-таки хорошо, что вы теперь знаете о право- и левоориентированных базисах, ибо страшнЫ высказывания некоторых лекторов о смене ориентации =)

    Векторное произведение коллинеарных векторов

    Определение подробно разобрано, осталось выяснить, что происходит, когда векторы коллинеарны. Если векторы коллинеарны, то их можно расположить на одной прямой и наш параллелограмм тоже «складывается» в одну прямую. Площадь такого, как говорят математики, вырожденного параллелограмма равна нулю. Это же следует и из формулы – синус нуля или 180-ти градусов равен нулю, а значит, и площадь нулевая

    Таким образом, если , то и . Обратите внимание, что само векторное произведение равно нулевому вектору, но на практике этим часто пренебрегают и пишут, что оно тоже равно нулю.

    Частный случай – векторное произведение вектора на самого себя:

    С помощью векторного произведения можно проверять коллинеарность трёхмерных векторов, и данную задачу среди прочих мы тоже разберём.

    Для решения практических примеров может потребоваться тригонометрическая таблица , чтобы находить по ней значения синусов.

    Ну что же, разжигаем огонь:

    Пример 1

    а) Найти длину векторного произведения векторов , если

    б) Найти площадь параллелограмма, построенного на векторах , если

    Решение : Нет, это не опечатка, исходные данные в пунктах условия я намеренно сделал одинаковыми. Потому что оформление решений будет отличаться!

    а) По условию требуется найти длину вектора (векторного произведения). По соответствующей формуле:

    Ответ :

    Коль скоро спрашивалось о длине, то в ответе указываем размерность – единицы.

    б) По условию требуется найти площадь параллелограмма, построенного на векторах . Площадь данного параллелограмма численно равна длине векторного произведения:

    Ответ :

    Обратите внимание, что в ответе о векторном произведении речи не идёт вообще, нас спрашивали о площади фигуры , соответственно, размерность – квадратные единицы.

    Всегда смотрим, ЧТО требуется найти по условию, и, исходя из этого, формулируем чёткий ответ. Может показаться буквоедством, но буквоедов среди преподавателей хватает, и задание с хорошими шансами вернётся на доработку. Хотя это не особо натянутая придирка – если ответ некорректен, то складывается впечатление, что человек не разбирается в простых вещах и/или не вник в суть задания. Этот момент всегда нужно держать на контроле, решая любую задачу по высшей математике, да и по другим предметам тоже.

    Куда подевалась большая буковка «эн»? В принципе, её можно было дополнительно прилепить в решение, но в целях сократить запись, я этого не сделал. Надеюсь, всем понятно, что и – это обозначение одного и того же.

    Популярный пример для самостоятельного решения:

    Пример 2

    Найти площадь треугольника, построенного на векторах , если

    Формула нахождения площади треугольника через векторное произведение дана в комментариях к определению. Решение и ответ в конце урока.

    На практике задача действительно очень распространена, треугольниками вообще могут замучить.

    Для решения других задач нам понадобятся:

    Свойства векторного произведения векторов

    Некоторые свойства векторного произведения мы уже рассмотрели, тем не менее, я их включу в данный список.

    Для произвольных векторов и произвольного числа справедливы следующие свойства:

    1) В других источниках информации данный пункт обычно не выделяют в свойствах, но он очень важен в практическом плане. Поэтому пусть будет.

    2) – свойство тоже разобрано выше, иногда его называют антикоммутативностью . Иными словами, порядок векторов имеет значение.

    3) – сочетательные или ассоциативные законы векторного произведения. Константы безпроблемно выносятся за пределы векторного произведения. Действительно, чего им там делать?

    4) – распределительные или дистрибутивные законы векторного произведения. С раскрытием скобок тоже нет проблем.

    В качестве демонстрации рассмотрим коротенький пример:

    Пример 3

    Найти , если

    Решение: По условию снова требуется найти длину векторного произведения. Распишем нашу миниатюру:

    (1) Согласно ассоциативным законам, выносим константы за переделы векторного произведения.

    (2) Выносим константу за пределы модуля, при этом модуль «съедает» знак «минус». Длина же не может быть отрицательной.

    (3) Дальнейшее понятно.

    Ответ :

    Пора подбросить дров в огонь:

    Пример 4

    Вычислить площадь треугольника, построенного на векторах , если

    Решение : Площадь треугольника найдём по формуле . Загвоздка состоит в том, что векторы «цэ» и «дэ» сами представлены в виде сумм векторов. Алгоритм здесь стандартен и чем-то напоминает примеры № 3 и 4 урока Скалярное произведение векторов . Решение для ясности разобьём на три этапа:

    1) На первом шаге выразим векторное произведение через векторное произведение , по сути, выразим вектор через вектор . О длинах пока ни слова!

    (1) Подставляем выражения векторов .

    (2) Используя дистрибутивные законы, раскрываем скобки по правилу умножения многочленов.

    (3) Используя ассоциативные законы, выносим все константы за пределы векторных произведений. При маломальском опыте действия 2 и 3 можно выполнять одновременно.

    (4) Первое и последнее слагаемое равно нулю (нулевому вектору) благодаря приятному свойству . Во втором слагаемом используем свойство антикоммутативности векторного произведения:

    (5) Приводим подобные слагаемые.

    В результате вектор оказался выражен через вектор, чего и требовалось достичь:

    2) На втором шаге найдем длину нужного нам векторного произведения. Данное действие напоминает Пример 3:

    3) Найдём площадь искомого треугольника:

    Этапы 2-3 решения можно было оформить и одной строкой.

    Ответ :

    Рассмотренная задача достаточно распространена в контрольных работах, вот пример для самостоятельного решения:

    Пример 5

    Найти , если

    Краткое решение и ответ в конце урока. Посмотрим, насколько вы были внимательны при изучении предыдущих примеров;-)

    Векторное произведение векторов в координатах

    , заданных в ортонормированном базисе , выражается формулой :

    Формула и правда простецкая: в верхнюю строку определителя записываем координатные векторы, во вторую и третью строки «укладываем» координаты векторов , причём укладываем в строгом порядке – сначала координаты вектора «вэ», затем координаты вектора «дубль-вэ». Если векторы нужно умножить в другом порядке, то и строки следует поменять местами:

    Пример 10

    Проверить, будут ли коллинеарны следующие векторы пространства:
    а)
    б)

    Решение : Проверка основана на одном из утверждений данного урока: если векторы коллинеарны, то их векторное произведение равно нулю (нулевому вектору): .

    а) Найдём векторное произведение:

    Таким образом, векторы не коллинеарны.

    б) Найдём векторное произведение:

    Ответ : а) не коллинеарны, б)

    Вот, пожалуй, и все основные сведения о векторном произведении векторов.

    Данный раздел будет не очень большим, так как задач, где используется смешанное произведение векторов, немного. Фактически всё будет упираться в определение, геометрический смысл и пару рабочих формул.

    Смешанное произведение векторов – это произведение трёх векторов :

    Вот так вот они выстроились паровозиком и ждут, не дождутся, когда их вычислят.

    Сначала опять определение и картинка:

    Определение : Смешанным произведением некомпланарных векторов , взятых в данном порядке , называется объём параллелепипеда , построенного на данных векторах, снабжённый знаком «+», если базис правый, и знаком «–», если базис левый.

    Выполним рисунок. Невидимые нам линии прочерчены пунктиром:

    Погружаемся в определение:

    2) Векторы взяты в определённом порядке , то есть перестановка векторов в произведении , как вы догадываетесь, не проходит без последствий.

    3) Перед тем, как прокомментировать геометрический смысл, отмечу очевидный факт: смешанное произведение векторов является ЧИСЛОМ : . В учебной литературе оформление может быть несколько другим, я привык обозначать смешанное произведение через , а результат вычислений буквой «пэ».

    По определению смешанное произведение – это объем параллелепипеда , построенного на векторах (фигура прочерчена красными векторами и линиями чёрного цвета). То есть, число равно объему данного параллелепипеда.

    Примечание : чертёж является схематическим.

    4) Не будем заново париться с понятием ориентации базиса и пространства. Смысл заключительной части состоит в том, что к объёму может добавляться знак минус. Простыми словами, смешанное произведение может быть отрицательным: .

    Непосредственно из определения следует формула вычисления объема параллелепипеда, построенного на векторах .

    В этой статье мы подробно остановимся на понятии векторного произведения двух векторов. Мы дадим необходимые определения, запишем формулу для нахождения координат векторного произведения, перечислим и обоснуем его свойства. После этого остановимся на геометрическом смысле векторного произведения двух векторов и рассмотрим решения различных характерных примеров.

    Навигация по странице.

    Определение векторного произведения.

    Прежде чем дать определение векторного произведения, разберемся с ориентацией упорядоченной тройки векторов в трехмерном пространстве.

    Отложим векторы от одной точки. В зависимости от направления вектора тройка может быть правой или левой. Посмотрим с конца вектора на то, как происходит кратчайший поворот от вектора к . Если кратчайший поворот происходит против часовой стрелки, то тройка векторов называется правой , в противном случае – левой .


    Теперь возьмем два не коллинеарных вектора и . Отложим от точки А векторы и . Построим некоторый вектор , перпендикулярный одновременно и и . Очевидно, что при построении вектора мы можем поступить двояко, задав ему либо одно направление, либо противоположное (смотрите иллюстрацию).


    В зависимости от направления вектора упорядоченная тройка векторов может быть правой или левой.

    Так мы вплотную подошли к определению векторного произведения. Оно дается для двух векторов, заданных в прямоугольной системе координат трехмерного пространства.

    Определение.

    Векторным произведением двух векторов и , заданных в прямоугольной системе координат трехмерного пространства, называется такой вектор , что

    Векторное произведение векторов и обозначается как .

    Координаты векторного произведения.

    Сейчас дадим второе определение векторного произведения, которое позволяет находить его координаты по координатам заданных векторов и.

    Определение.

    В прямоугольной системе координат трехмерного пространства векторное произведение двух векторов и есть вектор , где — координатные векторы.

    Это определение дает нам векторное произведение в координатной форме.

    Векторное произведение удобно представлять в виде определителя квадратной матрицы третьего порядка, первая строка которой есть орты , во второй строке находятся координаты вектора , а в третьей – координаты вектора в заданной прямоугольной системе координат:

    Если разложить этот определитель по элементам первой строки, то получим равенство из определения векторного произведения в координатах (при необходимости обращайтесь к статье ):

    Следует отметить, что координатная форма векторного произведения полностью согласуется с определением, данным в первом пункте этой статьи. Более того, эти два определения векторного произведения эквивалентны. Доказательство этого факта можете посмотреть в книге, указанной в конце статьи.

    Свойства векторного произведения.

    Так как векторное произведение в координатах представимо в виде определителя матрицы , то на основании легко обосновываются следующие свойства векторного произведения :

    Для примера докажем свойство антикоммутативности векторного произведения.

    По определению и . Нам известно, что значение определителя матрицы изменяется на противоположное, если переставить местами две строки, поэтому, , что доказывает свойство антикоммутативности векторного произведения.

    Векторное произведение – примеры и решения.

    В основном встречаются три типа задач.

    В задачах первого типа заданы длины двух векторов и угол между ними, а требуется найти длину векторного произведения. В этом случае используется формула .

    Пример.

    Найдите длину векторного произведения векторов и , если известно .

    Решение.

    Мы знаем из определения, что длина векторного произведения векторов и равна произведению длин векторов и на синус угла между ними, поэтому, .

    Ответ:

    .

    Задачи второго типа связаны с координатами векторов, в них векторное произведение, его длина или что-либо еще ищется через координаты заданных векторов и .

    Здесь возможна масса различных вариантов. К примеру, могут быть заданы не координаты векторов и , а их разложения по координатным векторам вида и , или векторы и могут быть заданы координатами точек их начала и конца.

    Рассмотрим характерные примеры.

    Пример.

    В прямоугольной системе координат заданы два вектора . Найдите их векторное произведение.

    Решение.

    По второму определению векторное произведение двух векторов в координатах записывается как:

    К такому же результату мы бы пришли, если бы векторное произведение записали через определитель

    Ответ:

    .

    Пример.

    Найдите длину векторного произведения векторов и , где — орты прямоугольной декартовой системы координат.

    Решение.

    Сначала найдем координаты векторного произведения в заданной прямоугольной системе координат.

    Так как векторы и имеют координаты и соответственно (при необходимости смотрите статью координаты вектора в прямоугольной системе координат), то по второму определению векторного произведения имеем

    То есть, векторное произведение имеет координаты в заданной системе координат.

    Длину векторного произведения находим как корень квадратный из суммы квадратов его координат (эту формулу длины вектора мы получили в разделе нахождение длины вектора):

    Ответ:

    .

    Пример.

    В прямоугольной декартовой системе координат заданы координаты трех точек . Найдите какой-нибудь вектор, перпендикулярный и одновременно.

    Решение.

    Векторы и имеют координаты и соответственно (смотрите статью нахождение координат вектора через координаты точек). Если найти векторное произведение векторов и , то оно по определению является вектором, перпендикулярным и к и к , то есть, является решением нашей задачи. Найдем его

    Ответ:

    — один из перпендикулярных векторов.

    В задачах третьего типа проверяется навык использования свойств векторного произведения векторов. После применения свойств, применяются соответствующие формулы.

    Пример.

    Векторы и перпендикулярны и их длины равны соответственно 3 и 4 . Найдите длину векторного произведения .

    Решение.

    По свойству дистрибутивности векторного произведения мы можем записать

    В силу сочетательного свойства вынесем числовые коэффициенты за знак векторных произведений в последнем выражении:

    Векторные произведения и равны нулю, так как и , тогда .

    Так как векторное произведение антикоммутативно, то .

    Итак, с помощью свойств векторного произведения мы пришли к равенству .

    По условию векторы и перпендикулярны, то есть угол между ними равен . То есть, у нас есть все данные для нахождения требуемой длины

    Ответ:

    .

    Геометрический смысл векторного произведения.

    По определению длина векторного произведения векторов равна . А из курса геометрии средней школы нам известно, что площадь треугольника равна половине произведения длин двух сторон треугольника на синус угла между ними. Следовательно, длина векторного произведения равна удвоенной площади треугольника, имеющего сторонами векторы и , если их отложить от одной точки. Другими словами, длина векторного произведения векторов и равна площади параллелограмма со сторонами и и углом между ними, равным . В этом состоит геометрический смысл векторного произведения.

    Примеры как вычислить площадь параллелограмма, построенного на векторах

    Вспомним в начале, что такое векторное произведение.

    Замечание 1

    Векторным произведением для $\vec{a}$ и $\vec{b}$ является $\vec{c}$, представляющий собой некоторый третий вектор $\vec{c}= |[ab]|$, причём этот вектор обладает особенными свойствами:

    • Cкаляр полученного вектора — произведение $|\vec{a}|$ и $|\vec{b}|$ на синус угла $\vec{c}= |[ab]|= |\vec{a}| \cdot |\vec{b}|\cdot \sin α \left(1\right)$;
    • Все $\vec{a}, \vec{b}$ и $\vec{c}$ образуют правую тройку;
    • Полученный вектор ортогонален к $\vec{a}$ и $\vec{b}$.

    Если для векторов присутствуют некоторые координаты ($\vec{a}=\{x_1; y_1; z_1\}$ и $\vec{b}= \{x_2; y_2; z_2\}$), то их векторное произведение в декартовой системе координат можно определить по формуле:

    $[a \times b] = \{y_1 \cdot z_2 – y_2 \cdot z_1; z_1 \cdot x_2 – z_2 \cdot x_1; x_2 \cdot y_2 – x_2 \cdot y_1\}$

    Легче всего запомнить эту формулу записав в форме определителя:

    $[ab] = \begin{array} {|ccc|} i & j & k \\ x_1 & y_1 & z_1 \\ x_2 & y_2 & z_2 \\ \end{array}$.

    Эта формула весьма удобна для использования, но чтобы понимать, как её использовать, для начала следует ознакомиться с темой матриц и их определителей.

    Площадь параллелограмма, стороны которого определяются двумя векторами $\vec{a}$ и $vec{b}$ равна скаляру векторного произведения данных двух векторов.

    Это соотношение совсем несложно вывести.

    Вспомним формулу для нахождения площади обычного параллелограмма, который можно охарактеризовать образующими его отрезками $a$ и $b$:

    $S = a \cdot b \cdot \sin α$

    При этом длины сторон равны скалярным значениям векторов $\vec{a}$ и $\vec{b}$, что вполне себе подходит нам, то есть, скаляр векторного произведения данных векторов и будет площадью рассматриваемой фигуры. 2} = \sqrt{1878} ≈ 43, 34$.

    Данный ход рассуждений справедлив не только для нахождения площади в 3-хмерном пространстве, но и для двухмерного. Познакомьтесь со следующей задачкой на эту тему.

    Пример 2

    Вычислить площадь параллелограмма, если его образующие отрезки задаются векторами $\vec{m}$ с координатами $\{2; 3\}$ и $\vec{d}$ с координатами $\{-5; 6\}$.

    Решение:

    Эта задача представляет собой частный пример задачки 1, решённой выше, но при этом оба вектора лежат в одной плоскости, а это значит, что третью координату, $z$, можно принять за нуль.

    Подведём итоги по всему вышесказанному, площадь параллелограмма составит:

    $S = \begin{array} {||cc||} 2 & 3\\ -5 & 6 \\ \end{array} = \sqrt{12 + 15} =3 \sqrt3$.

    Пример 3

    Даны векторы $\vec{a} = 3i – j + k; \vec{b}= 5i$. Определите площадь образуемого ими параллелограмма.

    $[ \vec{a} \times \vec{b}] = (3i – j + k) \times 5i = 15 [i \times i] – 5 [j \times i] + [5k\times i]$

    Упростим согласно приведённой таблице для единичных векторов:

    Рисунок 1. 2} = 5\sqrt{2}$.

    Предыдущие задачи были о векторах, координаты которых заданы в декартовой системе координат, но рассмотрим также случай, если угол между базисными векторами отличается от $90°$:

    Пример 4

    Вектор $\vec{d} = 2a + 3b$, $\vec{f}= a – 4b$, длины $\vec{a}$ и $\vec{b}$ равны между собой и равны единице, а угол между $\vec{a}$ и $\vec{b}$ равен 45°.

    Решение:

    Вычислим векторное произведение $\vec{d} \times \vec{f}$:

    $[\vec{d} \times \vec{f} ]= (2a + 3b) \times ( a – 4b) = 2 [a \times a] – 8 [a \times b] + 3 [b \times a] – 12 [b \times b]$.

    Для векторных произведений согласно их свойствам справедливо следующее: $[a \times a]$ и $[b \times b]$ равны нулю, $[b \times a] = — [a \times b]$.

    Используем это для упрощения:

    $[\vec{d} \times \vec{f} ]= -8[a \times b] + 3 [b \times a] = -8[a \times b] — 3[a \times b] =-11[a \times b]$.

    Теперь воспользуемся формулой $(1)$ :

    $[\vec{d} \times \vec{f} ] = |-11 [a \times b]| = 11 \cdot |a| \cdot |b| \cdot \sin α = 11 \cdot 1 \cdot 1 \cdot \frac12=5,5$.

    Сообщество экспертов Автор24

    Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 07.05.2022

    Векторное произведение векторов площадь треугольника. Свойства векторного произведения

    Определение. Векторным произведением вектора а (множимое) на не коллинеарный ему вектор (множитель) называется третий вектор с (произведение), который строится следующим образом:

    1) его модуль численно равен площади параллелограмма на рис. 155), построенного на векторах т. е. он равен направление перпендикулярно плоскости упомянутого параллелограмма;

    3) при этом направление вектора с выбирается (из двух возможных) так, чтобы векторы с составляли правую систему (§ 110).

    Обозначение: или

    Дополнение к определению. Если векторы коллинеарны, то фигуре считая ее (условно) параллелограммом, естественно приписать нулевую площадь. Поэтому векторное произведение коллинеарных векторов считается равным нуль-вектору.

    Поскольку нуль-вектору можно приписать любое направление, это соглашение не противоречит пунктам 2 и 3 определения.

    Замечание 1. В термине «векторное произведение» первое слово указывает на то, что результат действия есть вектор (в противоположность скалярному произведению; ср. § 104, замечание 1).

    Пример 1. Найти векторное произведение где основные векторы правой системы координат (рис. 156).

    1. Так как длины основных векторов равны единице масштаба, то площадь параллелограмма (квадрата) численно равна единице. Значит, модуль векторного произведения равен единице.

    2. Так как перпендикуляр к плоскости есть ось то искомое векторное произведение есть вектор, коллинеарный вектору к; а так как оба они имеют модуль 1, то искомое векторное произведение равно либо k, либо -k.

    3. Из этих двух возможных векторов надо выбрать первый, так как векторы к образуют правую систему (а векторы левую).

    Пример 2. Найти векторное произведение

    Решение. Как в примере 1, заключаем, что вектор равен либо k, либо -k. Но теперь надо выбрать -k, так как векторы образуют правую систему (а векторы левую). Итак,

    Пример 3. Векторы имеют длины, соответственно равные 80 и 50 см, и образуют угол 30°. Приняв за единицу длины метр, найти длину векторного произведения а

    Решение. Площадь параллелограмма, построенного на векторах равна Длина искомого векторного произведения равна

    Пример 4. Найти длину векторного произведения тех же векторов, приняв за единицу длины сантиметр.

    Решение. Так как площадь параллелограмма, построенного на векторах равна то длина векторного произведения равна 2000 см, т. е.

    Из сравнения примеров 3 и 4 видно, что длина вектора зависит не только от длин сомножителей но также и от выбора единицы длины.

    Физический смысл векторного произведения. Из многочисленных физических величин, изображаемых векторным произведением, рассмотрим только момент силы.

    Пусть А есть точка приложения силы Моментом силы относителько точки О называется векторное произведение Так как модуль этого векторного произведения численно равен площади параллелограмма (рис. 157), то модуль момента равняется произведению основания на высоту т. е. силе, умноженной на расстояние от точки О до прямой, вдоль которой действует сила.

    В механике доказывается, что для равновесия твердого тела необходимо, чтобы равнялась нулю не только сумма векторов , представляющих силы, приложенные к телу, но также и сумма моментов сил. В том случае, когда все силы параллельны одной плоскости, сложение векторов, представляющих моменты, можно заменить сложением и вычитанием их модулей. Но при произвольных направлениях сил такая замена невозможна. В соответствии с этим векторное произведение определяется именно как вектор, а не как число.

    7.1. Определение векторного произведения

    Три некомпланарных вектора a , b и с , взятые в указанном порядке, образуют правую тройку, если с конца третьего вектора с кратчайший поворот от первого вектора а ко второму вектору b виден совершающимся против часовой стрелки, и левую, если по часовой (см. рис. 16).

    Векторным произведением вектора а на вектор b называется вектор с , который:

    1. j ;

    2) |k |=1, но | i x j | = |i | |J | sin(90°)=1;

    3) векторы i , j и k образуют правую тройку (см. рис. 16).

    7.2. Свойства векторного произведения

    1. При перестановке сомножителей векторное произведение меняет знак, т.е. а хb =(b хa ) (см. рис. 19).

    Векторы а хb и b ха коллинеарны, имеют одинаковые модули (площадь параллелограмма остается неизменной), но противоположно направлены (тройки а , b , а хb и a , b , b x a противоположной ориентации). Стало быть a xb = -(b xa ).

    2. Векторное произведение обладает сочетательным свойством относительно скалярного множителя, т. е. l (а хb ) = (l а ) х b = а х (l b ).

    Пусть l >0. Вектор l (а хb ) перпендикулярен векторам а и b . Вектор ( l а )хb также перпендикулярен векторам а и b (векторы а , l а лежат в одной плоскости). Значит, векторы l (а хb ) и ( l а )хb коллинеарны. Очевидно, что и направления их совпадают. Имеют одинаковую длину:

    Поэтому l (a хb )= l а хb . Аналогично доказывается при l

    3. Два ненулевых вектора а и b коллинеарны тогда и только тогда, когда их векторное произведение равно нулевому вектору, т. е. а ||b а хb =0 .

    В частности, i *i =j *j =k *k =0 .

    4. Векторное произведение обладает распределительным свойством:

    (a +b ) хс = а хс +b хс .

    Примем без доказательства.

    7.3. Выражение векторного произведения через координаты

    Мы будем использовать таблицу векторного произведения векторов i , j и k :

    если направление кратчайшего пути от первого вектора к второму совпадает с направлением стрелки, то произведение равно третьему вектору, если не совпадает — третий вектор берется со знаком «минус».

    Пусть заданы два вектора а =а х i +a y j +a z k и b =b x i +b y j +b z k . Найдем векторное произведение этих векторов, перемножая их как многочлены (согласно свойств векторного произведения):



    Полученную формулу можно записать еще короче:

    так как правая часть равенства (7. 1) соответствует разложению определителя третьего порядка по элементам первой строки.Равенство (7.2) легко запоминается.

    7.4. Некоторые приложения векторного произведения

    Установление коллинеарности векторов

    Нахождение площади параллелограмма и треугольника

    Согласно определению векторного произведения векторов а и b |а хb | = |а | * |b |sin g , т. е. S пар = |а х b |. И, значит, D S =1/2|а х b |.

    Определение момента силы относительно точки

    Пусть в точке А приложена сила F =АВ и пусть О — некоторая точка пространства (см. рис. 20).

    Из физики известно, что моментом си лы F относительно точки О называется вектор М , который проходит через точку О и:

    1) перпендикулярен плоскости, проходящей через точки О, А, В;

    2) численно равен произведению силы на плечо

    3) образует правую тройку с векторами ОА и A В .

    Стало быть, М =ОА х F .

    Нахождение линейной скорости вращения

    Скорость v точки М твердого тела, вращающегося с угловой скоростью w вокруг неподвижной оси, определяется формулой Эйлера v =w хr , где r =ОМ , где О-некоторая неподвижная точка оси (см. рис. 21).

    На данном уроке мы рассмотрим ещё две операции с векторами: векторное произведение векторов и смешанное произведение векторов (сразу ссылка, кому нужно именно оно) . Ничего страшного, так иногда бывает, что для полного счастья, помимо скалярного произведения векторов , требуется ещё и ещё. Такая вот векторная наркомания. Может сложиться впечатление, что мы залезаем в дебри аналитической геометрии. Это не так. В данном разделе высшей математики вообще мало дров, разве что на Буратино хватит. На самом деле материал очень распространенный и простой – вряд ли сложнее, чем то же скалярное произведение , даже типовых задач поменьше будет. Главное в аналитической геометрии, как многие убедятся или уже убедились, НЕ ОШИБАТЬСЯ В ВЫЧИСЛЕНИЯХ. Повторяйте как заклинание, и будет вам счастье =)

    Если векторы сверкают где-то далеко, как молнии на горизонте, не беда, начните с урока Векторы для чайников , чтобы восстановить или вновь приобрести базовые знания о векторах. Более подготовленные читатели могут знакомиться с информацией выборочно, я постарался собрать максимально полную коллекцию примеров, которые часто встречаются в практических работах

    Чем вас сразу порадовать? Когда я был маленьким, то умел жонглировать двумя и даже тремя шариками. Ловко получалось. Сейчас жонглировать не придётся вообще, поскольку мы будем рассматривать только пространственные векторы , а плоские векторы с двумя координатами останутся за бортом. Почему? Такими уж родились данные действия – векторное и смешанное произведение векторов определены и работают в трёхмерном пространстве. Уже проще!

    В данной операции, точно так же, как и в скалярном произведении, участвуют два вектора . Пусть это будут нетленные буквы .

    Само действие обозначается следующим образом: . Существуют и другие варианты, но я привык обозначать векторное произведение векторов именно так, в квадратных скобках с крестиком.

    И сразу вопрос : если в скалярном произведении векторов участвуют два вектора, и здесь тоже умножаются два вектора, тогда в чём разница ? Явная разница, прежде всего, в РЕЗУЛЬТАТЕ:

    Результатом скалярного произведения векторов является ЧИСЛО:

    Результатом векторного произведения векторов является ВЕКТОР : , то есть умножаем векторы и получаем снова вектор. Закрытый клуб. Собственно, отсюда и название операции. В различной учебной литературе обозначения тоже могут варьироваться, я буду использовать букву .

    Определение векторного произведения

    Сначала будет определение с картинкой, затем комментарии.

    Определение : Векторным произведением неколлинеарных векторов , взятых в данном порядке , называется ВЕКТОР , длина которого численно равна площади параллелограмма , построенного на данных векторах; вектор ортогонален векторам , и направлен так, что базис имеет правую ориентацию:

    Разбираем определение по косточкам, тут много интересного!

    Итак, можно выделить следующие существенные моменты:

    1) Исходные векторы , обозначенные красными стрелками, по определению не коллинеарны . Случай коллинеарных векторов будет уместно рассмотреть чуть позже.

    2) Векторы взяты в строго определённом порядке : – «а» умножается на «бэ» , а не «бэ» на «а». Результатом умножения векторов является ВЕКТОР , который обозначен синим цветом. Если векторы умножить в обратном порядке, то получим равный по длине и противоположный по направлению вектор (малиновый цвет). То есть, справедливо равенство .

    3) Теперь познакомимся с геометрическим смыслом векторного произведения. Это очень важный пункт! ДЛИНА синего вектора (а, значит, и малинового вектора ) численно равна ПЛОЩАДИ параллелограмма, построенного на векторах . На рисунке данный параллелограмм заштрихован чёрным цветом.

    Примечание : чертёж является схематическим, и, естественно, номинальная длина векторного произведения не равна площади параллелограмма.

    Вспоминаем одну из геометрических формул: площадь параллелограмма равна произведению смежных сторон на синус угла между ними . Поэтому, исходя из вышесказанного, справедлива формула вычисления ДЛИНЫ векторного произведения:

    Подчёркиваю, что в формуле речь идёт о ДЛИНЕ вектора, а не о самом векторе . Каков практический смысл? А смысл таков, что в задачах аналитической геометрии площадь параллелограмма часто находят через понятие векторного произведения:

    Получим вторую важную формулу. Диагональ параллелограмма (красный пунктир) делит его на два равных треугольника. Следовательно, площадь треугольника, построенного на векторах (красная штриховка), можно найти по формуле:

    4) Не менее важный факт состоит в том, что вектор ортогонален векторам , то есть . Разумеется, противоположно направленный вектор (малиновая стрелка) тоже ортогонален исходным векторам .

    5) Вектор направлен так, что базис имеет правую ориентацию. На уроке о переходе к новому базису я достаточно подробно рассказал об ориентации плоскости , и сейчас мы разберёмся, что такое ориентация пространства. Объяснять буду на пальцах вашей правой руки . Мысленно совместите указательный палец с вектором и средний палец с вектором . Безымянный палец и мизинец прижмите к ладони. В результате большой палец – векторное произведение будет смотреть вверх. Это и есть правоориентированный базис (на рисунке именно он). Теперь поменяйте векторы (указательный и средний пальцы ) местами, в результате большой палец развернётся, и векторное произведение уже будет смотреть вниз. Это тоже правоориентированный базис. Возможно, у вас возник вопрос: а какой базис имеет левую ориентацию? «Присвойте» тем же пальцам левой руки векторы , и полУчите левый базис и левую ориентацию пространства (в этом случае большой палец расположится по направлению нижнего вектора) . Образно говоря, данные базисы «закручивают» или ориентируют пространство в разные стороны. И это понятие не следует считать чем-то надуманным или абстрактным – так, например, ориентацию пространства меняет самое обычное зеркало, и если «вытащить отражённый объект из зазеркалья», то его в общем случае не удастся совместить с «оригиналом». Кстати, поднесите к зеркалу три пальца и проанализируйте отражение;-)

    …как всё-таки хорошо, что вы теперь знаете о право- и левоориентированных базисах, ибо страшнЫ высказывания некоторых лекторов о смене ориентации =)

    Векторное произведение коллинеарных векторов

    Определение подробно разобрано, осталось выяснить, что происходит, когда векторы коллинеарны. Если векторы коллинеарны, то их можно расположить на одной прямой и наш параллелограмм тоже «складывается» в одну прямую. Площадь такого, как говорят математики, вырожденного параллелограмма равна нулю. Это же следует и из формулы – синус нуля или 180-ти градусов равен нулю, а значит, и площадь нулевая

    Таким образом, если , то . Строго говоря, само векторное произведение равно нулевому вектору, но на практике этим часто пренебрегают и пишут, что оно просто равно нулю.

    Частный случай – векторное произведение вектора на самого себя:

    С помощью векторного произведения можно проверять коллинеарность трёхмерных векторов, и данную задачу среди прочих мы тоже разберём.

    Для решения практических примеров может потребоваться тригонометрическая таблица , чтобы находить по ней значения синусов.

    Ну что же, разжигаем огонь:

    Пример 1

    а) Найти длину векторного произведения векторов , если

    б) Найти площадь параллелограмма, построенного на векторах , если

    Решение : Нет, это не опечатка, исходные данные в пунктах условия я намеренно сделал одинаковыми. Потому что оформление решений будет отличаться!

    а) По условию требуется найти длину вектора (векторного произведения). По соответствующей формуле:

    Ответ :

    Коль скоро спрашивалось о длине, то в ответе указываем размерность – единицы.

    б) По условию требуется найти площадь параллелограмма, построенного на векторах . Площадь данного параллелограмма численно равна длине векторного произведения:

    Ответ :

    Обратите внимание, что в ответе о векторном произведении речи не идёт вообще, нас спрашивали о площади фигуры , соответственно, размерность – квадратные единицы.

    Всегда смотрим, ЧТО требуется найти по условию, и, исходя из этого, формулируем чёткий ответ. Может показаться буквоедством, но буквоедов среди преподавателей хватает, и задание с хорошими шансами вернётся на доработку. Хотя это не особо натянутая придирка – если ответ некорректен, то складывается впечатление, что человек не разбирается в простых вещах и/или не вник в суть задания. Этот момент всегда нужно держать на контроле, решая любую задачу по высшей математике, да и по другим предметам тоже.

    Куда подевалась большая буковка «эн»? В принципе, её можно было дополнительно прилепить в решение, но в целях сократить запись, я этого не сделал. Надеюсь, всем понятно, что и – это обозначение одного и того же.

    Популярный пример для самостоятельного решения:

    Пример 2

    Найти площадь треугольника, построенного на векторах , если

    Формула нахождения площади треугольника через векторное произведение дана в комментариях к определению. Решение и ответ в конце урока.

    На практике задача действительно очень распространена, треугольниками вообще могут замучить.

    Для решения других задач нам понадобятся:

    Свойства векторного произведения векторов

    Некоторые свойства векторного произведения мы уже рассмотрели, тем не менее, я их включу в данный список.

    Для произвольных векторов и произвольного числа справедливы следующие свойства:

    1) В других источниках информации данный пункт обычно не выделяют в свойствах, но он очень важен в практическом плане. Поэтому пусть будет.

    2) – свойство тоже разобрано выше, иногда его называют антикоммутативностью . Иными словами, порядок векторов имеет значение.

    3) – сочетательные или ассоциативные законы векторного произведения. Константы безпроблемно выносятся за пределы векторного произведения. Действительно, чего им там делать?

    4) – распределительные или дистрибутивные законы векторного произведения. С раскрытием скобок тоже нет проблем.

    В качестве демонстрации рассмотрим коротенький пример:

    Пример 3

    Найти , если

    Решение: По условию снова требуется найти длину векторного произведения. Распишем нашу миниатюру:

    (1) Согласно ассоциативным законам, выносим константы за переделы векторного произведения.

    (2) Выносим константу за пределы модуля, при этом модуль «съедает» знак «минус». Длина же не может быть отрицательной.

    (3) Дальнейшее понятно.

    Ответ :

    Пора подбросить дров в огонь:

    Пример 4

    Вычислить площадь треугольника, построенного на векторах , если

    Решение : Площадь треугольника найдём по формуле . Загвоздка состоит в том, что векторы «цэ» и «дэ» сами представлены в виде сумм векторов. Алгоритм здесь стандартен и чем-то напоминает примеры № 3 и 4 урока Скалярное произведение векторов . Решение для ясности разобьём на три этапа:

    1) На первом шаге выразим векторное произведение через векторное произведение , по сути, выразим вектор через вектор . О длинах пока ни слова!

    (1) Подставляем выражения векторов .

    (2) Используя дистрибутивные законы, раскрываем скобки по правилу умножения многочленов.

    (3) Используя ассоциативные законы, выносим все константы за пределы векторных произведений. При маломальском опыте действия 2 и 3 можно выполнять одновременно.

    (4) Первое и последнее слагаемое равно нулю (нулевому вектору) благодаря приятному свойству . Во втором слагаемом используем свойство антикоммутативности векторного произведения:

    (5) Приводим подобные слагаемые.

    В результате вектор оказался выражен через вектор, чего и требовалось достичь:

    2) На втором шаге найдем длину нужного нам векторного произведения. Данное действие напоминает Пример 3:

    3) Найдём площадь искомого треугольника:

    Этапы 2-3 решения можно было оформить и одной строкой.

    Ответ :

    Рассмотренная задача достаточно распространена в контрольных работах, вот пример для самостоятельного решения:

    Пример 5

    Найти , если

    Краткое решение и ответ в конце урока. Посмотрим, насколько вы были внимательны при изучении предыдущих примеров;-)

    Векторное произведение векторов в координатах

    , заданных в ортонормированном базисе , выражается формулой :

    Формула и правда простецкая: в верхнюю строку определителя записываем координатные векторы, во вторую и третью строки «укладываем» координаты векторов , причём укладываем в строгом порядке – сначала координаты вектора «вэ», затем координаты вектора «дубль-вэ». Если векторы нужно умножить в другом порядке, то и строки следует поменять местами:

    Пример 10

    Проверить, будут ли коллинеарны следующие векторы пространства:
    а)
    б)

    Решение : Проверка основана на одном из утверждений данного урока: если векторы коллинеарны, то их векторное произведение равно нулю (нулевому вектору): .

    а) Найдём векторное произведение:

    Таким образом, векторы не коллинеарны.

    б) Найдём векторное произведение:

    Ответ : а) не коллинеарны, б)

    Вот, пожалуй, и все основные сведения о векторном произведении векторов.

    Данный раздел будет не очень большим, так как задач, где используется смешанное произведение векторов, немного. Фактически всё будет упираться в определение, геометрический смысл и пару рабочих формул.

    Смешанное произведение векторов – это произведение трёх векторов :

    Вот так вот они выстроились паровозиком и ждут, не дождутся, когда их вычислят.

    Сначала опять определение и картинка:

    Определение : Смешанным произведением некомпланарных векторов , взятых в данном порядке , называется объём параллелепипеда , построенного на данных векторах, снабжённый знаком «+», если базис правый, и знаком «–», если базис левый.

    Выполним рисунок. Невидимые нам линии прочерчены пунктиром:

    Погружаемся в определение:

    2) Векторы взяты в определённом порядке , то есть перестановка векторов в произведении , как вы догадываетесь, не проходит без последствий.

    3) Перед тем, как прокомментировать геометрический смысл, отмечу очевидный факт: смешанное произведение векторов является ЧИСЛОМ : . В учебной литературе оформление может быть несколько другим, я привык обозначать смешанное произведение через , а результат вычислений буквой «пэ».

    По определению смешанное произведение – это объем параллелепипеда , построенного на векторах (фигура прочерчена красными векторами и линиями чёрного цвета). То есть, число равно объему данного параллелепипеда.

    Примечание : чертёж является схематическим.

    4) Не будем заново париться с понятием ориентации базиса и пространства. Смысл заключительной части состоит в том, что к объёму может добавляться знак минус. Простыми словами, смешанное произведение может быть отрицательным: .

    Непосредственно из определения следует формула вычисления объема параллелепипеда, построенного на векторах .

    В этой статье мы подробно остановимся на понятии векторного произведения двух векторов. Мы дадим необходимые определения, запишем формулу для нахождения координат векторного произведения, перечислим и обоснуем его свойства. После этого остановимся на геометрическом смысле векторного произведения двух векторов и рассмотрим решения различных характерных примеров.

    Навигация по странице.

    Определение векторного произведения.

    Прежде чем дать определение векторного произведения, разберемся с ориентацией упорядоченной тройки векторов в трехмерном пространстве.

    Отложим векторы от одной точки. В зависимости от направления вектора тройка может быть правой или левой. Посмотрим с конца вектора на то, как происходит кратчайший поворот от вектора к . Если кратчайший поворот происходит против часовой стрелки, то тройка векторов называется правой , в противном случае – левой .


    Теперь возьмем два не коллинеарных вектора и . Отложим от точки А векторы и . Построим некоторый вектор , перпендикулярный одновременно и и . Очевидно, что при построении вектора мы можем поступить двояко, задав ему либо одно направление, либо противоположное (смотрите иллюстрацию).


    В зависимости от направления вектора упорядоченная тройка векторов может быть правой или левой.

    Так мы вплотную подошли к определению векторного произведения. Оно дается для двух векторов, заданных в прямоугольной системе координат трехмерного пространства.

    Определение.

    Векторным произведением двух векторов и , заданных в прямоугольной системе координат трехмерного пространства, называется такой вектор , что

    Векторное произведение векторов и обозначается как .

    Координаты векторного произведения.

    Сейчас дадим второе определение векторного произведения, которое позволяет находить его координаты по координатам заданных векторов и.

    Определение.

    В прямоугольной системе координат трехмерного пространства векторное произведение двух векторов и есть вектор , где — координатные векторы.

    Это определение дает нам векторное произведение в координатной форме.

    Векторное произведение удобно представлять в виде определителя квадратной матрицы третьего порядка, первая строка которой есть орты , во второй строке находятся координаты вектора , а в третьей – координаты вектора в заданной прямоугольной системе координат:

    Если разложить этот определитель по элементам первой строки, то получим равенство из определения векторного произведения в координатах (при необходимости обращайтесь к статье ):

    Следует отметить, что координатная форма векторного произведения полностью согласуется с определением, данным в первом пункте этой статьи. Более того, эти два определения векторного произведения эквивалентны. Доказательство этого факта можете посмотреть в книге, указанной в конце статьи.

    Свойства векторного произведения.

    Так как векторное произведение в координатах представимо в виде определителя матрицы , то на основании легко обосновываются следующие свойства векторного произведения :

    Для примера докажем свойство антикоммутативности векторного произведения.

    По определению и . Нам известно, что значение определителя матрицы изменяется на противоположное, если переставить местами две строки, поэтому, , что доказывает свойство антикоммутативности векторного произведения.

    Векторное произведение – примеры и решения.

    В основном встречаются три типа задач.

    В задачах первого типа заданы длины двух векторов и угол между ними, а требуется найти длину векторного произведения. В этом случае используется формула .

    Пример.

    Найдите длину векторного произведения векторов и , если известно .

    Решение.

    Мы знаем из определения, что длина векторного произведения векторов и равна произведению длин векторов и на синус угла между ними, поэтому, .

    Ответ:

    .

    Задачи второго типа связаны с координатами векторов, в них векторное произведение, его длина или что-либо еще ищется через координаты заданных векторов и .

    Здесь возможна масса различных вариантов. К примеру, могут быть заданы не координаты векторов и , а их разложения по координатным векторам вида и , или векторы и могут быть заданы координатами точек их начала и конца.

    Рассмотрим характерные примеры.

    Пример.

    В прямоугольной системе координат заданы два вектора . Найдите их векторное произведение.

    Решение.

    По второму определению векторное произведение двух векторов в координатах записывается как:

    К такому же результату мы бы пришли, если бы векторное произведение записали через определитель

    Ответ:

    .

    Пример.

    Найдите длину векторного произведения векторов и , где — орты прямоугольной декартовой системы координат.

    Решение.

    Сначала найдем координаты векторного произведения в заданной прямоугольной системе координат.

    Так как векторы и имеют координаты и соответственно (при необходимости смотрите статью координаты вектора в прямоугольной системе координат), то по второму определению векторного произведения имеем

    То есть, векторное произведение имеет координаты в заданной системе координат.

    Длину векторного произведения находим как корень квадратный из суммы квадратов его координат (эту формулу длины вектора мы получили в разделе нахождение длины вектора):

    Ответ:

    .

    Пример.

    В прямоугольной декартовой системе координат заданы координаты трех точек . Найдите какой-нибудь вектор, перпендикулярный и одновременно.

    Решение.

    Векторы и имеют координаты и соответственно (смотрите статью нахождение координат вектора через координаты точек). Если найти векторное произведение векторов и , то оно по определению является вектором, перпендикулярным и к и к , то есть, является решением нашей задачи. Найдем его

    Ответ:

    — один из перпендикулярных векторов.

    В задачах третьего типа проверяется навык использования свойств векторного произведения векторов. После применения свойств, применяются соответствующие формулы.

    Пример.

    Векторы и перпендикулярны и их длины равны соответственно 3 и 4 . Найдите длину векторного произведения .

    Решение.

    По свойству дистрибутивности векторного произведения мы можем записать

    В силу сочетательного свойства вынесем числовые коэффициенты за знак векторных произведений в последнем выражении:

    Векторные произведения и равны нулю, так как и , тогда .

    Так как векторное произведение антикоммутативно, то .

    Итак, с помощью свойств векторного произведения мы пришли к равенству .

    По условию векторы и перпендикулярны, то есть угол между ними равен . То есть, у нас есть все данные для нахождения требуемой длины

    Ответ:

    .

    Геометрический смысл векторного произведения.

    По определению длина векторного произведения векторов равна . А из курса геометрии средней школы нам известно, что площадь треугольника равна половине произведения длин двух сторон треугольника на синус угла между ними. Следовательно, длина векторного произведения равна удвоенной площади треугольника, имеющего сторонами векторы и , если их отложить от одной точки. Другими словами, длина векторного произведения векторов и равна площади параллелограмма со сторонами и и углом между ними, равным . В этом состоит геометрический смысл векторного произведения.

    Единичный вектор — это вектор , абсолютная величина (модуль) которого равен единице. Для обозначения единичного вектора мы будем использовать нижний индекс е. Так, если задан вектор а , то его единичным вектором будет вектор а е. Этот единичный вектор направлен туда же, куда направлен и сам вектор а , и его модуль равен единице, то есть а е = 1.

    Очевидно, а = а·а е (а модуль вектора а) . Это следует из правила, по которому выполняется операция умножения скаляра на вектор .

    Единичные векторы часто связывают с координатными осями системы координат (в частности, с осями декартовой системы координат). Направления этих векторов совпадают с направлениями соответствующих осей, а их начала часто совмещают с началом системы координат.

    Напомню, что декартовой системой координат в пространстве традиционно называется тройка взаимно перпендикулярных осей, пересекающихся в точке, которая называется началом координат. Координатные оси обычно обозначают буквами X , Y , Z и называют соответственно осью абсцисс, осью ординат и осью аппликат. Сам Декарт пользовался только одной осью, на которой откладывались абсциссы. Заслуга использования системы осей принадлежит его ученикам. Поэтому фраза декартова система координат исторически ошибочна. Лучше говорить прямоугольная система координат или ортогональная система координат . Тем не менее, изменять традиции мы не станем и в дальнейшем будем считать, что декартова и прямоугольная (ортогональная) системы координат — это одно и то же.

    Единичный вектор , направленный вдоль оси Х, обозначается i , единичный вектор , направленный вдоль оси Y , обозначается j , а единичный вектор , направленный вдоль оси Z, обозначается k . Векторы i , j , k называются ортами (рис. 12, слева), они имеют единичные модули, то есть
    i = 1, j = 1, k = 1.

    Оси и орты прямоугольной системы координат в некоторых случаях имеют другие названия и обозначения. Так, ось абсцисс X может называться касательной осью, а ее орт обозначается τ (греческая строчная буква тау), ось ординат — осью нормали, ее орт обозначается n , ось аппликат — осью бинормали, ее орт обозначается b . Зачем менять названия, если суть остается той же?

    Дело в том, что, например, в механике при изучении движения тел прямоугольная система координат используется очень часто. Так вот, если сама система координат неподвижна, а изменение координат движущегося объекта отслеживается в этой неподвижной системе, то обычно оси обозначают X, Y, Z, а их орты соответственно i , j , k .

    Но нередко, когда объект движется по какой-то криволинейной траектории (например, по окружности) бывает удобнее рассматривать механические процессы в системе координат, движущейся с этим объектом. Именно для такой движущейся системы координат и используются другие названия осей и их ортов. Просто так принято. В этом случае ось X направляют по касательной к траектории в той ее точке, в которой в данный момент этот объект находится. И тогда эту ось называют уже не осью X, а касательной осью, а ее орт обозначают уже не i , а τ . Ось Y направляют по радиусу кривизны траектории (в случае движения по окружности — к центру окружности). А поскольку радиус перпендикулярен касательной, то ось называют осью нормали (перпендикуляр и нормаль — это одно и то же). Орт этой оси обозначают уже не j , а n . Третья ось (бывшая Z) перпендикулярна двум предыдущим. Это — бинормаль с ортом b (рис. 12, справа). Кстати, в этом случае такую прямоугольную систему координат часто называют «естественной» или натуральной.

    Векторное произведение векторов.

    Навигация по странице:

    • Определение векторного произведения векторов
    • Формулы вычисления векторного произведения векторов
    • Свойства векторного произведения векторов
    • Примеры задач на вычисления векторного произведения векторов

    Онлайн калькулятор. Векторное произведение векторов.

    Упражнения на тему векторное произведение векторов.

    Определение. Векторным произведением вектора a на вектор b называется вектор c, длина которого численно равна площади параллелограмма построенного на векторах a и b, перпендикулярный к плоскости этих векторов и направленный так, чтоб наименьшее вращение от a к b вокруг вектора c осуществлялось против часовой стрелки, если смотреть с конца вектора c (рис. 1).

    рис. 1

    Формулы вычисления векторного произведения векторов

    Векторное произведение двух векторов a = {ax; ay; az} и b = {bx; by; bz} в декартовой системе координат — это вектор, значение которого можно вычислить, используя следующие формулы:

    a × b =    i      j      k    = i(aybz — azby) — j(axbz — azbx) + k(axby — aybx)
     ax  ay  az 
     bx  by  bz 

    a × b = {aybz — azby; azbx — axbz; axby — aybx}


    Свойства векторного произведения векторов

    • Геометрический смысл векторного произведения.

      Модуль векторного произведения двух векторов a и b равен площади параллелограмма построенного на этих векторах:

      Sпарал = [a × b]

    • Геометрический смысл векторного произведения.

      Площадь треугольника построенного на векторах a и b равна половине модуля векторного произведения этих векторов:

      SΔ = 1|a × b|
      2

    • Векторное произведения двух не нулевых векторов a и b равно нулю тогда и только тогда, когда вектора коллинеарны.

    • Вектор c, равный векторному произведению не нулевых векторов a и b, перпендикулярен этим векторам.

    • a × b = -b × a

    • (k a) × b = a × (k b) = k (a × b)

    • (a + b) × c = a × c + b × c


    Примеры задач на вычисления векторного произведения векторов

    Пример 1. Найти векторное произведение векторов a = {1; 2; 3} и b = {2; 1; -2}.

    Решение:

    a × b =  i  j  k  =
     1  2  3 
     2  1  -2 

    = i(2 · (-2) — 3 · 1) — j(1 · (-2) — 2 · 3) + k(1 · 1 — 2 · 2) =

    = i(-4 — 3) — j(-2 — 6) + k(1 — 4) = -7i + 8j — 3k = {-7; 8; -3}

    Пример 2. Найти площадь треугольника образованного векторами a = {-1; 2; -2} и b = {2; 1; -1}.

    Решение: Найдем векторное произведение этих векторов:

    a × b =  i  j  k  =
     -1  2  -2 
     2  1  -1 

    = i(2 · (-1) — (-2) · 1) — j((-1) · (-1) — (-2) · 2) + k((-1) · 1 — 2 · 2) =

    = i(-2 + 2) — j(1 + 4) + k(-1 — 4) = -5j — 5k = {0; -5; -5}

    Из свойств векторного произведения:

    SΔ = 1|a × b| = 1√02 + 52 + 521√25 + 25 = 1√50 = 5√2
    22222

    Ответ: SΔ = 2. 5√2.

    Вектора Вектор: определение и основные понятия Определение координат вектора заданного координатами его начальной и конечной точки Модуль вектора. Длина вектора Направляющие косинусы вектора Равенство векторов Ортогональность векторов Коллинеарность векторов Компланарность векторов Угол между векторами Проекция вектора Сложение и вычитание векторов Умножение вектора на число Скалярное произведение векторов Векторное произведение векторов Смешанное произведение векторов Линейно зависимые и линейно независимые вектора Разложение вектора по базису

    Онлайн калькуляторы с векторами

    Онлайн упражнения с векторами на плоскости

    Онлайн упражнения с векторами в пространстве

    Любые нецензурные комментарии будут удалены, а их авторы занесены в черный список!

    13. Векторное произведение векторов, его свойства. Площадь параллелограмма.

    Векторным произведениемвектора a на вектор b называется вектор c, длина которого численно равна площади параллелограмма построенного на векторах a и b, перпендикулярный к плоскости этих векторов и направленный так, чтоб наименьшее вращение от a к b вокруг вектора c осуществлялось против часовой стрелки, если смотреть с конца вектора c (рис. 1).

    рис. 1

    Формулы вычисления векторного произведения векторов

    Векторное произведениедвух векторов a = {ax; ay; az} и b = {bx; by; bz} в декартовой системе координат — это вектор, значение которого можно вычислить, используя следующие формулы:

    a × b =

       i

       j

       k

     = i(aybz — azby) — j(axbz — azbx) + k(axby — aybx)

     ax

     ay

     az

     bx

     by

     bz

    a × b = {aybz— azby; azbx— axbz; axby— aybx}

    Свойства векторного произведения векторов

    Модуль векторного произведения двух векторов a и b равен площади параллелограмма построенного на этих векторах:

    Sпарал= a × b]

    Площадь треугольника построенного на векторах a и b равна половине модуля векторного произведения этих векторов:

    SΔ = 

    1

    |a × b|

    2

    • Векторное произведения двух не нулевых векторов a и b равно нулю тогда и только тогда, когда вектора коллинеарны.

    • Вектор c, равный векторному произведению не нулевых векторов a и b, перпендикулярен этим векторам.

    • a × b = -b × a

    • (k a) × b = a × (k b) = k (a × b)

    • (a + b) × c = a × c + b × c

    14. Смешанное произведение векторов, его свойства. Условие компланарности вектора. Объем параллелепипеда. Объём пирамиды.

    Смешанным произведением некомпланарныхвекторов,взятых в данном порядке, называетсяобъём параллелепипеда, построенного на данных векторах, снабжённый знаком «+», если базисправый, и знаком «–», если базислевый.

    1. Смешанное произведение не меняется при циклической перестановке его сомножителей (не меняется ни объем параллелепипеда, ни ориентация его ребер): .

    2. Смешанное произведение не меняетсязнаков векторного и скалярного умножения:, поэтому смешанное произведение записывают.

    3. Смешанное произведение меняет свой знак при перемене любых двух вектор-сомножителей: ,.

    4. Смешанное произведение ненулевых векторов ,иравно нулю тогда и только тогда, когда они компланарны:,, – компланарны.

    Доказательство. Предположим, что векторы ,и– не компланарны. Тогда можно построить параллелепипед имеющий объем, т.е., но это противоречит условию, согласно которого,. Следовательно, векторы,и– компланарны.

    Обратно, пусть ,и– компланарны. Тогда вектори перпендикулярен плоскости, в которой находятся векторы,и, значит, он перпендикулярен любому вектору, лежащему в этой плоскости, напримерЭто значит, что .

    Смешанное произведение векторов, заданных своими проекциями в декартовой системе координат.

    Пусть векторы заданы своими разложениями по ортам в декартовой системе координат:

     

    , и.

     

    Найдем их смешанное произведение, используя выражения в координатах для векторного и скалярного произведений:

    .

     

    Итак,

    .

     

    Приложения смешанного произведения:

    1. Определение взаимной ориентации векторов в пространстве.

    Если ,и– правая тройка, еслилевая.

    2. Установление компланарности векторов:

     

    (  (,, – компланарны).

     

    3. Определение объема параллелепипеда и треугольной пирамиды (тетраэдра):

    , .

     

    Пример. Компланарны ли векторы ,и, если .

    Решение. Вычислим смешанное произведение векторов:

    векторы ,ине компланарны.

     

    Пример. Доказать, что векторы ,икомпланарны.

    Решение. Рассмотрим матрицу, составленную из координат векторов ,и 

     

    , т. к. определитель матрицы равен нулю, то векторы линейно зависимы, следовательно они компланарны.

     

    Пример. Вычислить объем тетраэдра с вершинами в точках и его высоту, опущенную из вершинына грань, если

    Решение. Найдем координаты векторов:

    , ,.

    Вычислим объем:

    .

     

    Поскольку объем тетраэдра , то высота.

    Вычислим площадь основания тетраэдра

    .

    Итак, высота .

    Многомерное исчисление

    . Почему величина перекрестного произведения a и b дает площадь параллелограмма, натянутого на a и b?

    спросил

    Изменено 11 месяцев назад

    Просмотрено 24к раз

    $\begingroup$

    Я пытался найти это, но многие веб-сайты просто указывают это без доказательств и без интуиции. Я надеюсь изучить его немного лучше, чтобы не забыть, как вычислять якобиан при работе с поверхностными интегралами, где теорема о дивергенции неприменима.

    Если у вас есть хороший онлайн-справочник, пожалуйста, предоставьте его 🙂

    Спасибо,

    • многомерное исчисление
    • площадь
    • перекрестное произведение
    • поверхностные интегралы

    $\endgroup$

    1

    $\begingroup$

    Выберите координаты так, чтобы два вектора $\vec a, \vec b$ лежали в плоскости $xy$, а $\vec a$ вдоль оси $x$. (Обратите внимание, что пока вы выбрали единицу длины , точное направление, которое вы выберете для осей координат, ничего не меняет. Векторы и их векторное произведение живут в пространстве без координат, просто плавая. Мы просто вводим координаты, чтобы упростить конкретные вычисления. 2} = |a_1b_2|$, очевидно. Но у параллелограмма есть основание $|a_1|$ и высота $|b_2|$, а это значит, что площадь параллелограмма задается точно таким же выражением.

    $\endgroup$

    9

    $\begingroup$

    Вероятно, потому что ответ прост с точки зрения классической 2D-геометрии.

    $||\vec u\times \vec v||=||\vec u||.||\vec v||.\sin(\vec u,\vec v)$

    Но площадь параллелограмм, определяемый $\vec u$ и $\vec v$, представляет собой произведение основания на высоту. Если взять $\vec u$ за основу, высота будет $h=||\vec v||.\sin(\vec u,\vec v)$, отсюда и результат…

    $\endgroup$

    1

    $\begingroup$

    $|А×В|=|А| ×|B|\sin \theta $, где $\theta$ — угол между A и B. Используя простую тригонометрию, пусть высотой параллелограмма будет буква X

    Площадь параллелограмма определяется основанием × высота

    $\sin\theta=X/|A|$ Это означает, что $X= |A| \sin\theta $

    Следовательно, площадь задается основанием $|B| × |А| \sin\тета $ По сути, это величина перекрестного произведения A и B

    $\endgroup$

    1

    $\begingroup$

    Определим $A \times_1 B, A \times_2 B$ как векторы, перпендикулярные $A, B$, с ориентацией, выбранной по правилу правой руки, и величиной $|A||B|sin \theta$ соответственно. абсолютное значение $$ \begin{vmatrix} \bf{i} & \bf{j} & \bf{k} \\ а_1 и а_2 и а_3 \\ б_1 и б_2 и б_3 \end{vmatrix} $$ Простое геометрическое доказательство показывает, что $A \times_1 B$ линейно зависит от $A, B$. А детерминантные свойства показывают, что $A \times_2 B$ линейно зависит также в $A, B$. Остается заметить, что $\times_1, \times_2$ совпадают на базисных векторах $\bf{i}, \bf{j}, \bf{k}$, а значит, как и ожидалось, $\times_1 = \times_2$ .

    $\endgroup$

    Твой ответ

    Зарегистрируйтесь или войдите в систему

    Зарегистрируйтесь с помощью Google

    Зарегистрироваться через Facebook

    Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

    Опубликовать как гость

    Электронная почта

    Требуется, но никогда не отображается

    Опубликовать как гость

    Электронная почта

    Требуется, но не отображается

    Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

    .

    внешняя алгебра — Интуиция за перекрестным произведением и площадью параллелограмма

    спросил

    Изменено 4 месяца назад

    Просмотрено 2к раз

    $\begingroup$

    Перекрестное произведение в 2D определяется следующим образом: $|(x_1, y_1) \times (x_2, y_2)| = x_1 y_2 — x_2 y_1.$

    Я прекрасно понимаю первую часть определения: $x_1 y_2$, которая представляет собой просто площадь прямоугольника:

    Я изо всех сил пытаюсь понять вторую часть: $- x_2 y_1.$
    Я чувствую, что вторая часть, вероятно, связана с поворотами векторов $(x_1, y_1)$ и $(x_2, y_2)$, потому что при повороте исходного прямоугольника мы должны сохранить площадь и $- x_2 y_1$ каким-то образом компенсирует избыток площади , что мы получаем из первого слагаемого $x_1 y_2$.

    Я чувствую, что моей интуиции не хватает многих деталей, и я был бы признателен за объяснение второго члена и его связи с вращениями.


    Мой вопрос отличается от Рассуждения о перекрестных произведениях, используемых для нахождения площади, хотя названия почти идентичны. Ортогональность моего вопроса к этому можно увидеть, прочитав эти части вопроса:

    У меня нет проблем с вычислением площади между двумя векторами.

    Но у меня есть.

    … но не почему вместо скалярного произведения используется перекрестное произведение.

    Скалярный продукт выходит за рамки моего вопроса.

    • площадь
    • внешняя алгебра
    • перекрестное произведение

    $\endgroup$

    9

    $\begingroup$

    Если вы предпочитаете геометрическое видение, зафиксируйтесь на фигуре.

    Площадь параллелограмма $OMPN$, очевидно, равна площади розового параллелограмма (то же основание $OM$ и та же высота, потому что противоположные стороны параллельны). Но площадь розового параллелограмма также определяется как: $ \quad Area=|a_1c|$, и мы можем найти $c$ как пересечение в начале координат прямой из $N,P$.

    Изучив элементарную аналитическую геометрию, вы обнаружите, что $$ c=\frac{a_1b_2-a_2b_1}{a_1} $$

    и это означает, что:

    $$ Площадь = |a_1b_2-a_2b_1| $$

    , то есть абсолютное значение дермината матрицы, столбцами которой являются два вектора $\overline {OM}$ и $\overline {ON}$, или абсолютное значение векторного произведения тех же двух векторов.

    $\endgroup$

    $\begingroup$

    • Формула отлично работает для стандартных единичных векторов.
    • Расширение одного из векторов на константу $c$ должно умножать (ориентированную) площадь на $c$ и действительно умножает векторное произведение на $c$
    • Сдвиг вдоль $(x_1,y_1)$, т. е. замена $(x_2,y_2)$ на $(x_2+cx_1,y_2+cy_1)$ не меняет ни площадь, ни векторное произведение (дополнительные члены отменить)

    Поскольку любой параллелограмм может быть получен из стандартных единичных векторов с помощью нескольких шагов сдвига/растяжения, векторное произведение сообщает нам ориентированную площадь для всех параллелограммов.

    $\endgroup$

    $\begingroup$

    Перекрестное произведение можно также определить как $a\times b=|a||b|\sin\theta$, где $\theta$ представляет собой угол между $a$ и $b$.

    Его можно рассматривать как задающий вектор, перпендикулярный к $a$ и $b$, с длиной $|a||b|\sin\theta$ или как площадь косого прямоугольника (т. е. параллелограмма) с длинами сторон $a$ и $b$ и косой чертой $\theta$.

    $\endgroup$

    $\begingroup$

    Вот представление определителя всех положительных величин, которое может обеспечить понимание связи с площадями на первом уровне.

    $\endgroup$

    Твой ответ

    Зарегистрируйтесь или войдите в систему

    Зарегистрируйтесь с помощью Google

    Зарегистрироваться через Facebook

    Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

    Опубликовать как гость

    Электронная почта

    Требуется, но не отображается

    Опубликовать как гость

    Электронная почта

    Требуется, но не отображается

    Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

    .

    Площадь параллелограмма

    Площадь параллелограмма

    Часть 3:

    Параллелограммы и треугольники

    Даны два вектора u и v с общим начальная точка, множество конечных точек векторов s u + t v для 0 £ s , t £ 1 определяется как параллелограмм охватывает u и против .

    Мы можем исследовать параллелограмм, натянутый на два вектора в двумерной системе координат. То есть, поскольку системы координат являются плодом нашего коллективного воображения, мы можем вообразить параллелограмм, натянутый на два вектора, находится в системе координат x’ y’ , где ось x’ параллельна у а ось y’ находится в той же плоскости, что и u и против .
    (Нажмите и перетащите конечную точку стрелки. Углы указаны в градусах.)
    Поскольку и = || и || i и v = || против || ( cos(q) i + sin(q) j ) в системе координат x’ y’ их векторное произведение равно
    || и || || против || ( cos( q ) i × i + sin( q ) i × j )
    || и || || в || sin(q) к
    Это приводит к следующей теореме:
    Теорема 3. 3: Если q угол, образованный u и v , то
    || u × v || = || и || || против || sin(q)             

    Рассмотрим два приложения теоремы 3.3. Во-первых, если и и v параллельны, тогда q = 0 и u × v = 0.

    Во-вторых, параллелограмм, натянутый на и и на , можно разрезать на две части. части, образующие прямоугольник с высотой || против || sin( q) и основание || и || ,

    Таким образом, площадь параллелограмма, образованного и и и , равна || и |||| против || грех(q) . Действительно, имеем следующее:


    Последний результат следует из того факта, что и и делит пополам параллелограмм, образованный и и и .

    ПРИМЕР 5    Найдите площадь треугольника с вершинами P 1 (2,2) , P 2 (4,4) и P 9 (6,) 3 .

    Решение: Легко видеть, что u = б2,2 ñ и v = б 4,-1 с . В качестве векторов в R 3 , мы имеем u = б2,2,0 ñ и v = а 4,-1,0 с . Таким образом, их векторное произведение равно

    а 0,0, 2·( -1) -4·2 –
    0,0,-10 –
    Так как треугольник имеет половину площади параллелограмма, образованного u и v , площадь треугольника
    Область = || u × v || =  
    0 2 +0 2 +(-10) 2
    = 5   единиц 2

    ПРИМЕР 6    Найдите площадь треугольника с вершинами P 1 ( 3,0,2) , P 2 ( 4,6,1) , и P 3 09046 3 5,4) .

    Решение: Для этого сначала построим векторы u и против :

    и  =  

    П 1 П 2

      = б4-3,6-0,1-2 с = а 1,6,-1 с
    v =

    Р 1 Р 3

      = В0-3,5-0,4-2 с = б-3,5,2 с
    В качестве векторов в R 3 мы теперь имеем u = б2,2,0 ñ и v = а 4,-1,0 с . Таким образом, их векторное произведение равно
    .
    6·2-5·(-1),(-1)·(-3)-2·1,1·5-(-3)·6 –
    17,1,23 –
    Поскольку треугольник имеет половину площади параллелограмма, образованного 90 233 u 90 234 и 90 233 v 90 234, площадь треугольника равна
    Область = || u × v || =  
    17 2 +2 2 +23 2
    = 14,335   единиц 2

    Рисунок Maple/Javaview

    Проверьте правильность чтения: Какова площадь параллелограмма, натянутого на u и против в примере 6?

    Перекрестное произведение двух векторов

    Перекрестное произведение двух векторов — это метод умножения двух векторов. Перекрестное произведение обозначается знаком умножения (x) между двумя векторами. Это бинарная векторная операция, определенная в трехмерной системе. Перекрестное произведение двух векторов — это третий вектор, перпендикулярный двум исходным векторам. Его величина определяется площадью параллелограмма между ними, а его направление можно определить по правилу большого пальца правой руки. Перекрестное произведение двух векторов также известно как векторное произведение, поскольку результирующая перекрестного произведения векторов является векторной величиной. Здесь мы узнаем больше о векторном произведении двух векторов.

    1. Перекрестное произведение двух векторов
    2. Формула перекрестного произведения
    3. Правило правой руки перекрестного произведения
    4. Свойства перекрестного продукта
    5. Продукт тройного креста
    6. Пример перекрестного произведения
    7. Часто задаваемые вопросы о векторном произведении двух векторов

    Перекрестное произведение двух векторов

    Перекрестное произведение — это форма умножения векторов, выполняемая между двумя векторами разной природы или вида. Вектор имеет как величину, так и направление. Мы можем умножать два или более векторов на перекрестное произведение и скалярное произведение. Когда два вектора перемножаются друг с другом и произведение векторов также является векторной величиной, то результирующий вектор называется перекрестным произведением двух векторов или векторным произведением. Результирующий вектор перпендикулярен плоскости, содержащей два заданных вектора.

    Определение векторного произведения

    Если A и B — два независимых вектора, то результат векторного произведения этих двух векторов (Ax B) перпендикулярен обоим векторам и нормален к плоскости, содержащей оба вектора. Он представлен:
    А х В = |А| |Б| sin θ

    Мы можем понять это на примере, что если у нас есть два вектора, лежащих в плоскости X-Y, то их векторное произведение даст результирующий вектор в направлении оси Z, которая перпендикулярна плоскости XY . Символ × используется между исходными векторами. Векторное произведение или перекрестное произведение двух векторов показано как:

    \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = \overrightarrow{c}\)

    Где

    • \(\overrightarrow{a}\) и \(\overrightarrow{b}\) два вектора.
    • \(\overrightarrow{c}\) — результирующий вектор.

    Перекрестное произведение двух векторов Значение

    Используйте изображение, показанное ниже, и обратите внимание на углы между векторами \(\overrightarrow{a}\) и \(\overrightarrow{c}\) и углы между векторами \(\ overrightarrow{b}\) и \(\overrightarrow{c}\). 9\circ\).т. е. \(\overrightarrow{b}\) и \(\overrightarrow{c}\) являются ортогональными векторами.

  • Мы можем расположить \(\overrightarrow{a}\) и \(\overrightarrow{b}\) параллельно друг другу или под углом 0°, сделав результирующий вектор нулевым вектором.
  • Чтобы получить наибольшую величину, исходные векторы должны быть перпендикулярны (угол 90°), чтобы векторное произведение двух векторов было максимальным.
  • Формула перекрестного произведения

    Формула перекрестного произведения между любыми двумя векторами дает площадь между этими векторами. Формула векторного произведения дает величину результирующего вектора, который представляет собой площадь параллелограмма, натянутого на два вектора.

    Формула перекрестного произведения

    Рассмотрим два вектора \(\overrightarrow{a}\)= \(a_1\hat i+a_2 \hat j+a_3 \hat k\) и \(\overrightarrow{b}\) = \(b_1 \шляпа i+b_2 \шляпа j+b_3 \шляпа k\). Пусть θ — угол, образованный между \(\overrightarrow{a}\) и \(\overrightarrow{b}\), а \(\hat n\) — единичный вектор, перпендикулярный плоскости, содержащей обе \(\overrightarrow{a }\) и \(\overrightarrow{b}\). Перекрестное произведение двух векторов определяется формулой:

    \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = |a| |b| \sin(\theta) \hat n\)

    Где

    • \(\mid \overrightarrow a \mid\ ) — величина вектора a или длина \(\overrightarrow{a}\),
    • \(\mid \overrightarrow b \mid\) — величина вектора b или длина \(\overrightarrow{b}\).

    Предположим, что \(\overrightarrow{a}\) и \(\overrightarrow{b}\) — два вектора, такие что \(\overrightarrow{a}\)= \(a_1\hat i+a_2 \ hat j+a_3 \hat k\) и \(\overrightarrow{b}\) = \(b_1 \hat i+b_2 \hat j+b_3 \hat k\), то с помощью определителей мы могли бы найти векторное произведение и запишите результат в виде формулы перекрестного произведения, используя матричную запись.

    Перекрестное произведение двух векторов также представляется с помощью формулы перекрестного произведения как:

    \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = \hat i (a_2b_3-a_3b_2) \\- \hat j (a_1b_3-a_3b_1)\\+ \hat k (a_1b_2-a_2b_1)\)

    Примечание: \( \hat i, \hat j, \text{ и } \hat k \) — единичные векторы в направлении оси x, оси y и оси z соответственно.

    Правило правой руки — векторное произведение двух векторов

    Мы можем узнать направление вектора, который получается при перекрестном произведении двух векторов по правилу правой руки. Мы следуем следующей процедуре, чтобы узнать направление результата перекрестного произведения двух векторов:

    • Направьте указательный палец в направлении первого вектора (\(\overrightarrow{A}\)).
    • Совместите средний палец в направлении второго вектора \(\overrightarrow{B}\).
    • Теперь большой палец указывает в направлении векторного произведения двух векторов.

    Посмотрите на изображение ниже, чтобы понять это лучше.

    Свойства перекрестного произведения двух векторов

    Свойства перекрестного произведения помогают ясно понять умножение векторов и помогают легко решать все проблемы векторных вычислений. Свойства перекрестного произведения двух векторов следующие:

    1. Длина векторного произведения двух векторов \(= \overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = |a| |b| \sin(\theta)\).
    2. Антикоммутативное свойство: \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = — \overrightarrow{b} \times \overrightarrow{a}\)
    3. Распределительное свойство: \(\overrightarrow{a} \times (\overrightarrow{b} + \overrightarrow{c}) = (\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b} )+ (\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{с})\)
    4. Перемножение нулевого вектора: \(\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{0} = \overrightarrow{0}\)
    5. Перемножение вектора с самим собой: \(\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{a} = \overrightarrow{0}\)
    6. Умножить на скалярную величину: \(\overrightarrow{c}(\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b}) = c\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b} = \overrightarrow{a}\times c\overrightarrow{b}\)
    7. Перекрестное произведение единичных векторов: \(\overrightarrow{i}\times \overrightarrow{i} =\overrightarrow{j}\times \overrightarrow{j} = \overrightarrow{k}\times \overrightarrow{k} = 0\)
    8. \(\overrightarrow{i}\times \overrightarrow{j} = \overrightarrow{k}\\ \overrightarrow{j}\times \overrightarrow{k}= \overrightarrow{i}\\\overrightarrow{k}\times \overrightarrow{i} = \overrightarrow{j}\)
    9. \(\overrightarrow{j}\times \overrightarrow{i} = \overrightarrow{-k}\\ \overrightarrow{k}\times \overrightarrow{j}= \overrightarrow{-i}\\ \overrightarrow{i} \times \overrightarrow{k} = \overrightarrow{-j}\)

    Тройное перекрестное произведение

    Перекрестное произведение вектора на перекрестное произведение двух других векторов представляет собой тройное перекрестное произведение векторов. Результатом тройного перекрестного произведения является вектор. Равнодействующий вектора тройного пересечения лежит в плоскости данных трех векторов. Если a, b и c — векторы, то векторное тройное произведение этих векторов будет иметь вид:

    \((\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b}) \times \overrightarrow{c} = (\overrightarrow{a}\cdot \overrightarrow{c})\overrightarrow{b} -(\overrightarrow{b}\cdot \overrightarrow{c}) \overrightarrow{a}\)

    Перекрестное произведение двух векторов Пример

    Перекрестное произведение играет решающую роль в нескольких областях науки и техники. Два очень простых примера показаны ниже.

    Пример 1: Открытие крана: Мы прикладываем равные и противоположные силы к двум диаметрально противоположным концам крана. В этом случае применяется крутящий момент. В векторной форме крутящий момент представляет собой векторное произведение радиус-вектора (от оси вращения до точки приложения силы) и вектора силы.

    т. е. \(\overrightarrow{T} = \overrightarrow{r} \times \overrightarrow{F}\)

    Пример 2: Скручивание болта гаечным ключом: длина гаечного ключа равна одному вектору. Здесь направление, в котором мы прикладываем усилие к гаечному ключу (чтобы затянуть или ослабить болт), является другим вектором. Результирующее направление закручивания перпендикулярно обоим векторам.

    Важные примечания

    • В результате перекрестного произведения двух векторов получается вектор, ортогональный двум заданным векторам.
    • Направление векторного произведения двух векторов определяется правилом большого пальца правой руки, а величина определяется площадью параллелограмма, образованного исходными двумя векторами \(\overrightarrow{a}\) и \(\overrightarrow {б}\).
    • Перекрестное произведение двух линейных векторов или параллельных векторов является нулевым вектором.

    Также проверьте:

    • Типы векторов
    • Векторные формулы
    • Компоненты вектора
    • Калькулятор перекрестного произведения
    • Сложение векторов

     

    Примеры перекрестного произведения двух векторов

    1. Пример 1: Два вектора имеют скалярную величину как ∣a∣=2√3 и ∣b∣ = 4, а угол между двумя векторами равен 60 .

      Рассчитать векторное произведение двух векторов.

      Решение:

      Мы знаем, что sin60° = √3/2

      Перекрестное произведение двух векторов определяется выражением \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} \) = |a ||b|sin(θ)\( \шляпа n \) = 2√3×4×√3/2 = 12\( \шляпа n \)

      Ответ: перекрестное произведение равно 12n.

    2. Вопрос 2: Найдите векторное произведение двух векторов \(\overrightarrow{a}\) = (3,4,5) и \(\overrightarrow{b}\) = (7,8,9)

      Решение:

      Перекрестное произведение задается как

      \(\begin{align}a \times b &=\begin{matrix} \hat i & \hat j & \hat k\\ 3 & 4 & 5\\ 7 & 8 & 9 \end{matrix}\end{align}\)

      = [(4×9)−(5×8)] \( \шляпа {i}\) −[(3×9)−(5×7)]\( \шляпа {j} \)+[(3×8)−(4 ×7)] \( \hat {k}\)

      = (36−40)\( \hat i\) − (27−35)\( \hat j\) +(24−28) \( \ шляпа k\) = −4\( \hat i\) + 8\( \hat j\) −4\( \hat k\)

      Ответ: ∴ \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{ b} \) = −4\( \hat i\) + 8\( \hat j\) −4\( \hat k\)

    3. Пример 3: Если \(\overrightarrow{a}\) = (2, -4, 4) и \(\overrightarrow{b}\) = (4, 0,3), найдите угол между ними.

      Решение

      \(\overrightarrow{a}\) = 2i — 4j + 4k

      \(\overrightarrow{b}\) = 4i + 0j +3k

      Величина \(\overrightarrow{a }\) равно

      ∣a∣=√(2 2 +4 2 +4 2 ) = √36 = 6

      Величина \(\overrightarrow{b}\) равна

      ∣900 b∣=√(4 2 +0 2 +3 2 ) = √25 = 5
      Согласно формуле перекрестного произведения, мы имеем

      \(\begin{align}\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b} &= \begin{matrix} \hat i & \hat j & \hat k\\ 2 & -4 & 4\\ 4 & 0 & 3 \end{matrix}\\\\&=[(-4\times3) — (4\times0)]\hat i \\ — &[(3\times 2) — (4\times 4)] \hat j \\\\ + &[(2\times 0) -(-4\times 4)]\hat k \\\\&= -12\hat i + 10 \hat j +16 \hat k \\ \overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b} &= (-12, 10, 16) \end{align}\)

      Длина \(\overrightarrow{c}\) равна

      ∣c∣=√(−(12) 2 +10 2 +16 2 )

      =√0(144+ +256)

      =√500

      =10√5

      \(\begin{align}\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b} &= \mid a \mid \mid b \mid \sin\ тета\\\sin\theta &= \dfrac{\overrightarrow{a}\times \overrightarrow{b}}{\mid a \mid \mid b \mid}\end{align}\)

      sinθ = 10√ 5/(5×6)

      sinθ = √5/3

      θ = sin −1 (√5/3)

      θ = sin −1 (0,74)

      θ = 48

      Ответ: Угол между векторами равен 904 904 904.

    перейти к слайдуперейти к слайдуперейти к слайду

    Разбивайте сложные концепции с помощью простых визуальных эффектов.

    Математика больше не будет сложным предметом, особенно когда вы понимаете концепции с помощью визуализаций.

    Забронировать бесплатный пробный урок

    Практические вопросы по перекрестному произведению двух векторов

     

    перейти к слайдуперейти к слайду

    Часто задаваемые вопросы о перекрестном произведении двух векторов

    Что такое векторное произведение двух векторов?

    В результате перекрестного произведения двух векторов при умножении третий вектор перпендикулярен двум исходным векторам. Величина результирующего вектора определяется площадью параллелограмма между ними, а его направление можно определить по правилу правой руки. a × b = c, где c — векторное произведение двух векторов a и b.

    Каков результат векторного перекрестного произведения?

    Когда мы находим векторное произведение двух векторов, мы получаем другой вектор, выровненный перпендикулярно плоскости, содержащей два вектора. Величина результирующего вектора является произведением греха угла между векторами и величиной двух векторов. а × б = | а | |б| грех θ.

    Что такое скалярное произведение и векторное произведение двух векторов?

    Векторы можно умножать двумя разными способами, т. е. скалярным произведением и перекрестным произведением. Результаты обоих этих умножений векторов различны. В результате скалярное произведение дает скалярную величину, тогда как векторное произведение дает векторную величину. Скалярное произведение — это скалярное произведение двух векторов, а перекрестное произведение двух векторов — это векторное произведение двух векторов. Скалярное произведение также известно как скалярное произведение, а перекрестное произведение также известно как векторное произведение. Векторное произведение двух векторов задается как: \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = |a| |b| \sin(\theta) \hat n\) и формула скалярного произведения двух векторов задается как: \(\overrightarrow{a}. \overrightarrow{b} = |a| |b| \cos(\theta)\)

    Как найти векторное произведение двух векторов?

    Перекрестное произведение двух векторов определяется по формуле: \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = |a| |b| \sin(\theta) \hat n\)

    Где

    • |\(\overrightarrow a\)| величина или длина \(\overrightarrow{a}\),
    • |\(\overrightarrow b\)| является величиной или длиной \(\overrightarrow{b}\)

    Почему перекрестное произведение является синусоидальным?

    Поскольку θ — это угол между двумя исходными векторами, используется sin θ, поскольку площадь параллелограмма получается путем перекрестного произведения двух векторов.

    Всегда ли положительное произведение двух векторов?

    Когда угол между двумя исходными векторами изменяется от 180° до 360°, векторное произведение становится отрицательным. Это связано с тем, что sin θ отрицателен для 180°< θ <360°.

    В чем разница между скалярным произведением и перекрестным произведением двух векторов?

    При умножении векторов скалярное произведение исходных векторов дает скалярную величину, тогда как перекрестное произведение двух векторов дает векторную величину. Скалярное произведение — это произведение величины векторов и cos угла между ними. а . б = |а| |б| cosθ. Векторное произведение — это произведение величины векторов на синус угла между ними. а × б = | а | |б| грех θ.

    Что такое формула векторного произведения для двух векторов?

    Формула векторного произведения определяет векторное произведение для любых двух заданных векторов, задавая площадь между этими векторами. Формула перекрестного произведения имеет вид \(\overrightarrow{A} × \overrightarrow{B} =|A||B| sin⁡θ\), где |A| = величина вектора A, |B| = величина вектора B, а θ = угол между векторами A и B.

    Как найти величину векторного произведения двух векторов?

    Перекрестное произведение двух векторов — это еще один вектор, величина которого определяется выражением \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = \hat i (a_2b_3-a_3b_2) \\- \hat j (a_1b_3-a_3b_1) \\+ \шляпа k (a_1b_2-a_2b_1)\)

    Что такое формула перекрестного произведения с использованием матричной записи?

    Для двух заданных векторов \(\overrightarrow{a}\) и \(\overrightarrow{b}\) мы можем найти векторное произведение, используя определители. Например, \(\overrightarrow{a}\)= \(a_1\hat i+a_2 \hat j+a_3 \hat k\) и \(\overrightarrow{b}\) = \(b_1 \hat i+b_2 \hat j+b_3 \hat k\), то мы можем записать результат как \(\overrightarrow{a} \times \overrightarrow{b} = \hat i (a_2b_3-a_3b_2) \\- \hat j (a_1b_3- a_3b_1)\\+ \шляпа k (a_1b_2-a_2b_1)\)

    Как использовать формулу перекрестного произведения?

    Рассмотрим заданные векторы.

    • Шаг 1: Проверьте компоненты векторов |A| = величина вектора A, |B| = модуль вектора B и θ = угол между векторами A и B.
    • Шаг 2: Подставьте значения в формулу векторного произведения: \ ((\vec {A × B})=|A||B|\text{Sin⁡}\vec{θ_n}\)

    Например, если \(\vec {A}=a\hat{i} + b\hat{j}+c\hat{k}\) и \( \vec{B}=d\hat{i } + e\hat{j}+f\hat{k}\), затем \({\vec{A × B}} = \begin{matrix} \hat{i} & \hat{j} & \hat{ k} \\ a & b & c \\ d & e & f \end{matrix}\)

    \({\vec{A × B}} = \шляпа{i}(bf-ce) — \шляпа{j}(af-cd) + \шляпа{k}(ae-bd)\)

    Что такое правило большого пальца правой руки для перекрестного произведения двух векторов?

    Правило правой руки для векторного произведения двух векторов помогает определить направление результирующего вектора. Если мы направим правую руку в направлении первой стрелки, а пальцы согнем в направлении второй, то наш большой палец окажется в направлении векторного произведения двух векторов. Правило большого пальца правой руки дает формулу векторного произведения для нахождения направления результирующего вектора.

    Понимание перекрестного произведения – BetterExplained

    Взяв два вектора, мы можем записать каждую комбинацию компонентов в сетку:

    Эта завершенная сетка представляет собой внешний продукт , который можно разделить на:

    • Скалярный продукт , взаимодействия между подобными измерениями ( x*x , y*y , z*z )

    • Перекрестное произведение , взаимодействия между различными измерениями ( x*y , y*z , z*x и т.д.)

    Скалярное произведение ($\vec{a} \cdot \vec{b}$) измеряет сходство, поскольку оно накапливает взаимодействия только в совпадающих измерениях. Это простой расчет с 3 компонентами.

    Перекрестное произведение (обозначаемое как $\vec{a} \times \vec{b}$) должно измерять полдюжины «перекрестных взаимодействий». Вычисление выглядит сложным, но концепция проста: суммируйте 6 индивидуальных различий для получения общей разницы.

    Вместо того, чтобы думать «Когда мне нужно перекрестное произведение?» подумайте: «Когда мне нужно взаимодействие между разными измерениями?».

    Область, например, образована векторами, указывающими в разные стороны (чем ортогональнее, тем лучше). Действительно, перекрестное произведение измеряет площадь, охватываемую двумя трехмерными векторами (источник):

    («Перекрестное произведение» предполагает трехмерные векторы, но концепция распространяется на более высокие измерения.)

    Ключевая интуиция щелкнула? Перейдем к деталям.

    Определение перекрестного произведения

    Скалярное произведение представляет сходство между векторами в виде одного числа:

    Например, мы можем сказать, что север и восток сходны на 0%, поскольку $(0, 1) \cdot (1, 0) = 0$. Или что Север и Северо-Восток похожи на 70% ($\cos(45) = 0,707$, помните, что триггерные функции представляют собой проценты.) Сходство показывает количество одного вектора, которое «проявляется» в другом.

    Должно ли перекрестное произведение, разность между векторами, тоже быть одним числом?

    Попробуем. Синус — это разница в процентах, поэтому мы могли бы написать:

    К сожалению, нам не хватает некоторых деталей. Допустим, мы смотрим вниз по оси x: и y, и z указывают на 100% от нас. Число вроде «100%» говорит нам о большой разнице, но мы не знаем, в чем она заключается! Нам нужна дополнительная информация, чтобы сказать нам, что «разница между $\vec{x}$ и $\vec{y}$ составляет на » и «разница между $\vec{x}$ и $\vec{z} $ — это , что ».

    Итак, давайте представим перекрестное произведение в виде вектора:

    • Размер перекрестного произведения — это числовая «величина разницы» (с $\sin(\theta)$ в процентах). Само по себе это не отличает $\vec{x} \times \vec{y}$ от $\vec{x} \times \vec{z}$.

    • направление перекрестного произведения основано на обоих входных данных: это направление ортогонально обоим (т. е. не в пользу ни того, ни другого).

    Теперь $\vec{x} \times \vec{y}$ и $\vec{x} \times \vec{z}$ имеют разные результаты, каждый с величиной, указывающей, что они на «100%» отличаются от $ \vec{х}$.

    (Должно ли скалярное произведение также быть векторным результатом? Ну, мы отслеживаем сходство между $\vec{a}$ и $\vec{b}$. Сходство измеряет перекрытие между направлениями исходного вектора, которое у нас уже есть.)

    Геометрическая интерпретация

    Два вектора определяют плоскость, и векторное произведение указывает в направлении, отличном от обоих (источник):

    Вот проблема: есть два перпендикулярных направления. По соглашению мы предполагаем «правостороннюю систему» ​​(источник):

    Если вы держите первые два пальца, как показано на диаграмме, ваш большой палец будет указывать в направлении векторного произведения. Я проверяю правильность ориентации, проводя пальцем от $\vec{a}$ до $\vec{b}$. Когда направление выяснено, величина векторного произведения равна $|a| |б| \sin(\theta)$, который пропорционален величине каждого вектора и «проценту разницы» (синусу).

    Перекрестное произведение для ортогональных векторов

    Чтобы запомнить правило правой руки, напишите xyz закажите дважды: xyzxyz . Затем найдите нужный шаблон:

    • xy => z ( x крест y равно z )
    • yz => x ( y пересечь z равно x ; мы зациклились: y до z до x )
    • зх => у

    Итак, xy и yx имеют противоположные знаки, потому что они идут вперед и назад в нашем 9Настройка 1241 xyzxyz .

    Таким образом, без формулы вы сможете вычислить:

    Опять же, это потому, что x пересечение y является положительным z в правосторонней системе координат. Я использовал единичные векторы, но мы могли масштабировать термины:

    Вычисление перекрестного произведения

    Отдельный вектор можно разложить на 3 ортогональные части:

    компоненты (например, $a_x \times b_y$) голосуют за то, куда должен указывать ортогональный вектор. 6 компонентов, 6 голосов, и их сумма является векторным произведением. (Похоже на градиент, где каждая ось голосует за направление наибольшего увеличения.)

    • xy => z и yx => -z (предположим, что $\vec{a}$ стоит первым, поэтому xy означает $a_x b_y$)
    • yz => x и zy => -x
    • zx => y и xz => -y

    xy и yx сражаются в направлении z . Если эти члены равны, например, в $(2, 1, 0) \times (2, 1, 1)$, компонент перекрестного произведения в z 9 отсутствует.1242 направления (2 – 2 = 0).

    Окончательная комбинация:

    , где $\vec{n}$ — единичный вектор, нормальный к $\vec{a}$ и $\vec{b}$.

    Пусть это вас не пугает:

    • Всего 6 терминов, 3 положительных и 3 отрицательных
    • Два измерения голосуют за третье (поэтому терм z должен иметь только компоненты y и x )
    • Положительный/отрицательный порядок основан на шаблоне xyzxyz

    Если хотите, есть алгебраическое доказательство того, что формула одновременно ортогональна и имеет размер $|a| |б| \sin(\theta)$, но мне нравится интуитивное «пропорциональное голосование».

    Пример времени

    Опять же, мы должны произвести в уме простые перекрестные произведения:

    Почему? Мы пересекли оси x и y , получив z (или $\vec{i} \times \vec{j} = \vec{k}$, используя эти единичные векторы). Переход в другую сторону дает $-\vec{k}$.

    Вот как я рассматриваю более сложные примеры:

    • Возьмем последний член, z-компоненту. Это (1)(5) минус (4)(2), или 5 – 8 = -3. Сначала я сделал z , потому что он использует x и y , первые два термина. Попробуйте увидеть (1)(5) как «вперед», когда вы сканируете от первого вектора ко второму, и (4)(2) как назад, когда вы двигаетесь от второго вектора к первому.
    • Теперь компонент и : (3)(4) – (6)(1) = 12 – 6 = 6
    • Теперь компонент x : (2)(6) – (5)(3) = 12 – 15 = -3

    Итого $(-3, 6, -3)$, что мы можем проверить с помощью Wolfram Alpha.

    Вкратце:

    • Перекрестное произведение отслеживает все «взаимодействия» между измерениями
    • Есть 6 взаимодействий (по 2 в каждом измерении) со знаками, основанными на xyzxyz порядке

    Приложение

    Связь с определителем

    Вы можете вычислить векторное произведение, используя определитель этой матрицы:

    Здесь есть четкая связь, поскольку определитель («площадь/объем со знаком») отслеживает вклад ортогональных компонентов.

    Существуют теоретические причины, по которым векторное произведение (как ортогональный вектор) доступно только в 0, 1, 3 или 7 измерениях. Однако перекрестное произведение как отдельное число по существу является определителем (площадь со знаком, объем или гиперобъем как скаляр).

    Соединение с завитком

    Изгиб измеряет скручивающую силу, которую векторное поле прикладывает к точке, и измеряется вектором, перпендикулярным поверхности. Всякий раз, когда вы слышите «перпендикулярный вектор», начинайте думать о «перекрестном произведении».

    Возьмем «детерминант» этой матрицы:

    Вместо умножения взаимодействие берет частную производную. Как и прежде, $\vec{i}$-компонента curl основана на векторах и производных в направлениях $\vec{j}$ и $\vec{k}$.

    Связь с теоремой Пифагора

    Перекрестное произведение и скалярное произведение подобны ортогональным сторонам треугольника:

    Для единичных векторов, где $|a| = |б| = 1$, имеем:

    Я немного схитрила в диаграмме сетки, так как мы должны отслеживать квадраты величин (как это делается в теореме Пифагора).

    Advanced Math

    Перекрестное произведение и друзья расширяются в алгебре Клиффорда и геометрической алгебре. Я все еще изучаю это.

    Перекрестное произведение перекрестных произведений

    Иногда у вас будет такой сценарий:

    Во-первых, перекрестное произведение не ассоциативно: порядок имеет значение.

    Далее, вспомним, что делает векторное произведение: находит ортогональные векторы. Если любые две компоненты параллельны ($\vec{a}$ параллельны $\vec{b}$), то нет размерностей, сталкивающих друг друга, и векторное произведение равно нулю (что приводит к $0 \times \vec {с}$).

    Но $\vec{a}$ и $\vec{c}$ могут быть параллельны, поскольку они никогда не участвуют напрямую в перекрестном произведении, например:

    Ого! Как мы вернулись к $\vec{j}$? Мы запросили направление, перпендикулярное как $\vec{i}$, так и $\vec{j}$, и снова сделали это направление перпендикулярным к $\vec{i}$. Быть «двойным перпендикуляром» означает, что вы вернулись на исходную ось.

    Скалярное произведение перекрестных произведений

    Теперь, если мы возьмем

    , что произойдет? Мы вынуждены сначала выполнить $\vec{a} \times \vec{b}$, потому что $\vec{b} \cdot \vec{c}$ возвращает скаляр (одно число), который нельзя использовать в перекрестном произведении.

    Что произойдет, если $\vec{a}$ и $\vec{c}$ параллельны? Итак, $\vec{a} \times \vec{b}$ перпендикулярно $\vec{a}$, что означает, что оно перпендикулярно $\vec{c}$, поэтому скалярное произведение с $\vec{c }$ будет равно нулю.

    Я никогда не запоминал эти правила, я должен продумывать взаимодействие.

    Другие системы координат

    Игровой движок Unity предназначен для левшей, OpenGL (и большинство математических и физических инструментов) — для правшей. Почему?

    В компьютерной игре x идет по горизонтали, y по вертикали, а z уходит «в экран». В результате получается левосторонняя система. (Попробуйте: используя правую руку, вы можете увидеть x креста и должны указывать за пределы экрана).

    Применение векторного произведения

    • Найдите направление, перпендикулярное двум заданным векторам.
    • Найдите область со знаком, натянутую на два вектора.
    • Определить, являются ли два вектора ортогональными (хотя проверка скалярного произведения 0, вероятно, выполняется быстрее).
    • «Умножение» двух векторов, когда вклад вносят только перпендикулярные перекрестные члены (например, определение крутящего момента).
    • С кватернионами (четыре комплексных числа) векторное произведение выполняет работу по вращению одного вектора вокруг другого (еще одна статья в разработке!).

    Счастливая математика.

    Другие публикации из этой серии

    1. Векторное исчисление: понимание скалярного произведения
    2. Векторное исчисление: понимание векторного произведения
    3. Векторное исчисление: понимание потока
    4. Векторное исчисление: понимание дивергенции
    5. Векторное исчисление: понимание циркуляции и завитка
    6. Векторное исчисление: понимание градиента
    7. Понимание пифагорейского расстояния и градиента

    Как вычислить векторное произведение и площадь прямоугольника за 3 простых шага

    15 июня 2021


    Функции нечетны, если изменение x на -x отрицает значение функции.

    НЕЧЕТНАЯ ФУНКЦИЯ:

         f(x) = x 3 — 3xf(-x) = (-x) 3 — 3(-x) = -x 3 + 3x = -(x 3 — 3x)

    Поскольку f(-x) = -f(x), функция нечетная.


    Функция может быть четной, нечетной или ни четной, ни нечетной. Чтобы определить, имеет ли функция четную или нечетную симметрию, используйте следующие рекомендации.

    РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЧЕТНОЙ ИЛИ НЕЧЕТНОЙ СИММЕТРИИ


    1. Замените f(x) на f(-x) и упростите функцию.

    2. Сравните результаты шага 1 с f(x) и -f(x).

    3. Определить, является ли функция четной, нечетной или ни одной из них.


    а. Если f(-x) дает то же значение, что и f(x), функция четная.

    б. Если f(-x) дает то же значение, что и -f(x), функция нечетная.

    в. Если f(-x) не привело к шагу a или b, функция не является ни четной, ни нечетной.


    Давайте посмотрим на пару примеров.

    Пример 1: Определите, является ли функция f(x) = x 6 + 4x 2 — 1 четной, нечетной или ни одной из них, затем постройте график функции и опишите симметрию.

    Шаг 1: Замените f(x) на f(-x) и упростите функцию.

    Оригинальная функция:

    f(x) = x 6 + 4x 2 — 1

    Замените х на -х:

    f(-x) = (-x) 6 + 4(-x) 2 — 1

    Упрощать:

    е(-х) = х 6 + 4x 2 — 1

    Шаг 2: Сравните f(-x) с f(x) и -f(x).

    f(-x) = x 6 + 4x 2 — 1

    е (х) = х 6 + 4x 2 — 1

    Сравните f(-x) с f(x):

    х6+4х2-1=х6+4х2-1

    Поскольку f(-x) с f(x), нет необходимости сравнивать f(-x) с -f(x), потому что функция не может быть обеими.

    Шаг 3: Определите, является ли функция четной, нечетной или ни одной из них.

    Поскольку f(-x) = f(x), функция четная и имеет симметрию относительно оси y.

    Шаг 4: Постройте график функции

    Пример 2: Определите, является ли функция f(x) = x 3 + 2x 2 — x четной, нечетной или ни одной, затем начертите график функции и опишите симметрию.

    Шаг 1: Замените f(x) на f(-x) и упростите функцию.

    Оригинальная функция:

    f(x) = x 3 + 2x 2 — x

    Замените х на -х:

    f(-x) = (-x) 3 + 2(-x) 2 — (-x)

    Упрощать:

    f(-x) = -x 3 + 2х 2 + х

    Шаг 2: Сравните f(-x) с f(x) и -f(x).

    f(-x) = -(x 3 — 2x 2 — x)

    е (х) = х 3 + 2х 2 — х

    -f(x) = -(x 3 + 2x 2 — x)

    Сравните f(-x) с f(x):

    −(x3−2×2−x)≠x3+2×2−x

    Сравните f(-x) с -f(x):

    −(x3−2×2−x)≠−(x3+2×2−x)

    Шаг 3: Определите, является ли функция четной, нечетной или ни одной из них.

    Поскольку f(-x) не равно f(x) или -f(x), функция не является ни четной, ни нечетной.

    Шаг 4: Постройте график функции

    Калькулятор четной или нечетной функции

    Онлайн-калькулятор четной или нечетной функции поможет вам определить, является ли определенная функция четной, нечетной или ни одной. Обычно знак значений в функции не имеет значения при вычислении значений функции, и будут использоваться только половинные значения в области. В этой статье мы рассмотрим определения, свойства и то, как определить, является ли функция четной или нечетной. 92

    Свойства четной функции:

    • Сумма четных функций четна. 3 + 1 не является ни одной из функций. 92 – 3 $$
      Следовательно, f (- x) = f (x), что означает, что если мы подставим одни и те же значения в четный или нечетный онлайн-калькулятор, он отобразит те же результаты, что и четная функция.

      Однако онлайн-калькулятор составных функций может помочь вам оценить состав функций по введенным значениям функций f(x) и g(x) в определенных точках.
      Для нечетной функции:
      Если мы подставим (- x) в функцию f (x) и получим противоположное или отрицательное значение функции, то это означает, что функция f (x) является нечетной функцией. 93 + 6x) $$
      Следовательно,
      $$ f (- x) = – f (x) $$
      После вынесения на множитель -1 функция равна начальной функции, что показывает, что это нечетная функция.
      Ни для одной функции:
      Если подставить (- x) в функцию f (x) и не получить ни четного, ни нечетного, то это означает, что данная функция f (x) не является ни нечетной, ни четной функцией. Проще говоря, он не подпадает под классификацию четных или нечетных.
      $$ f (-x) ≠ – f (x) И f (- x) ≠ f (x) $$ 92 + 1) $$
      Что не является нечетной функцией.
      Следовательно, функция f(x) не является ни нечетной, ни четной.

      Множественное представление нечетных и четных чисел:

      Множества нечетных и четных чисел могут быть представлены как:

      $$ Нечетное = {2x + 1 : x ϵ Z} $$

      $$ Четное = { 2x : x ϵ Z} $$

      Формальное определение нечетного числа — это целое число вида n = 2x + 1, где x — целое число. Четное число определяется как целое число в форме n = 2x. Этот тип классификации применяется только к целым числам. Нецелые числа, такие как 3,462, 7/9, или бесконечность не являются ни нечетными, ни четными.

      Как работает калькулятор четных и нечетных функций?

      Онлайн-калькулятор четности или нечетности определяет, является ли функция нечетной, четной или ни одной из следующих шагов:

      Ввод:
      • Сначала введите заданную функцию и выберите переменную из раскрывающегося списка. список.
      • Нажмите кнопку «Рассчитать».

      Вывод:
      • Калькулятор нечетной или четной функции отображает характер функции как четный, нечетный или ни один из них.

      Часто задаваемые вопросы:

      Является ли cos X нечетной функцией?

      Косинус — четная функция, а синус — нечетная. Вы можете не встретить эти прилагательные четный и нечетный применительно к функциям, но знать их важно.

      Является ли тан четной или нечетной функцией?

      Sin, cos и tan являются тригонометрическими функциями, они также могут быть выражены как нечетные или четные функции. Тангенс и синус — нечетные функции, а cos — четная функция. Математически мы можем определить это как
      Tan (-x) = – tan x
      Cos (-x) = cos x
      Sin (-x) = -sin x

      Почему ноль четное число?

      Ноль — это целое число, умноженное на 2, например 0 x 2, по этой причине мы можем задать, что ноль — это четное число.

      Заключение:

      Вы можете попросить определить алгебраически, является ли функция четной или нечетной. Для этого воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором четных и нечетных функций, который быстро и без колебаний упрощает введенную функцию. Глядя на функцию, которую необходимо изобразить в виде графика для задания, студент или преподаватель может определить с помощью нашего калькулятора, что будет работать быстро, потому что значения со знаком не имеют значения при расчетах значений функции.

      Ссылка:

      Из источника Википедии: Четные функции, Нечетные функции, Уникальность, Сложение и вычитание, Умножение и деление, Композиция, Четно-нечетное разложение.

      Из источника Lumen Learning: определите, является ли функция четной, нечетной или ни одной из ее графика, установите представление четных и нечетных чисел, свойства четных и нечетных чисел, четных и нечетных десятичных знаков.

      Из источника Libre Text: нечетные и четные функции, типы функций: четные, нечетные или ни то, ни другое, заданное представление четных и нечетных чисел, ни нечетных, ни четных.

      Определение четных и нечетных функций (видео)

      Когда мы думаем о «четных и нечетных», обычно на ум приходят четные и нечетные числа. Но что такое четные и нечетные функции? В сегодняшнем видео мы определим четные и нечетные функции и обсудим, как их идентифицировать.

      Начнем с четных функций. Если функция \(f(x)\), вычисленная в \(-x\), дает нам то же самое \(f(x)\), с которого мы начали, эта функция четна. Формально записывается, когда

      \(f(x)=f(-x)\)

      9{2}+1\). Обратите внимание, что он по-прежнему имеет ту же форму и по-прежнему является четной функцией. Он только что был перемещен на одну единицу вверх по координатной плоскости.

      Теперь давайте поговорим о том, на что похожи нечетные функции. Рассмотрим другую функцию \(f(x)\), которую мы снова будем вычислять в \(-x\). Но на этот раз вместо поиска того же \(f(x)\), с которого мы начали, мы хотим посмотреть, меняет ли \(f(-x)\) знак всех членов функции. Другими словами, если \(f(-x)=-f(x)\), то функция 9{3}\)

       

      Итак, если вы заметили, \(f(x)\) противоположно \(f(-x)\). {2}+1\) по-прежнему четная. Как видите, четная функция будет иметь четные показатели степени .

      Неудивительно, что нечетных функций также будут иметь нечетные показатели степени ! Помните, что для того, чтобы функция была нечетной, все члены должны менять знак, когда мы вычисляем \(-x\).

      Ясно, что любой член с \(x\) в первой степени изменит знак, когда мы подставим отрицательное значение \(x\). Таким же образом \(x\) в третьей степени, в пятой степени и т. д. все меняют знак, когда мы подставляем отрицательное значение для \(x\). Как мы упоминали ранее, когда член имеет четную степень \(x\), он не меняет знак. Это означает, что нечетная функция не может содержать членов с четными степенями \(x\) и не может иметь констант.

      Вы сможете распознавать четные и нечетные функции позже в исчислении, когда дело дойдет до разложения Тейлора.

      Время для некоторых практических задач!

      Основываясь на этом графике, определите, является ли эта функция четной, нечетной или ни одной?

      Ни то, ни другое. Эта функция не симметрична относительно оси \(y\), поэтому она не является четной. И хотя он проходит через начало координат, он не является странным, потому что он не выглядел бы таким же, если бы мы повернули изображение на 180°.

      9{3}\) имеет нечетную степень \(x\), что означает, что знак изменится при оценке в \(-x\). Точно так же второй член, \(-2x\), имеет нечетную степень \(x\) и также изменит знак. Это означает, что эта функция нечетная!

      Давайте закончим более концептуальным вопросом.

      Мы знаем, что некоторые функции могут быть ни четными, ни нечетными, но может ли функция быть и четной, и нечетной?

      Удивительно, но ответ положительный, но только для одной функции. Вы представляете, что это за функция? Помните, что для четных функций \(f(-x)=f(x)\), а для нечетных функций \(f(-x)=-f(x)\). Единственный способ удовлетворить оба этих требования — это когда \(f(x)=0\).

      \(f(-x)=f(x)\) 
       \(и\) 
       \(f(-x)=-f(x)\)

       

      В качестве краткого обзора, мы можем определить четные и нечетные функции следующим образом:

      Графически четные функции симметричны относительно оси \(y\). И они не должны проходить через источник. Однако нечетные функции должны проходить через начало координат, и они будут выглядеть одинаково при повороте на 180°.

      Алгебраически четные функции одинаковы, когда мы оцениваем в точках \(+x\) и \(-x\). Нечетные функции будут менять знаки во всех терминах при оценке в \(-x\).

      Короче говоря, если функция содержит только четные показатели степени \(x\) (и может иметь или не иметь константы), то она четная. Если функция не имеет констант и имеет только нечетные показатели \(х\), то она нечетная.

      Теперь, когда мы рассмотрели все и пробежались по некоторым примерам, вам должно быть достаточно удобно определять четные и нечетные функции.

      Спасибо за просмотр и удачной учебы!

      Вопрос №1:

       
      График функции \(y=f(x)\) показан на координатной плоскости ниже.

      Основываясь на графике, какое из следующих утверждений верно?

      Функция четная.

      Нечетная функция.

      Функция не является ни четной, ни нечетной функцией.

      Функция одновременно четная и нечетная.

      Показать Ответ

      Ответ:

      График функции является четным, если он имеет симметрию относительно оси \(y\). График будет отражаться относительно оси \(y\). Другими словами, отражение части графика функции, лежащей справа от оси \(у\), дает часть графика, лежащую на левой стороне оси \(у\). Это означает, что любая точка \((x,y)\) на графике функции отражает точку \((-x,y)\), которая также находится на графике функции. Ниже приведен график функции и ее отражение относительно оси \(y\), показанное красным цветом.

      Обратите внимание, что отраженный график \(y=f(x)\) относительно оси \(y\) дает совершенно другой график. Таким образом, график \(y=f(x)\) не имеет симметрии относительно оси \(y\), поэтому он не является четной функцией.

      График функции является нечетным, если он имеет симметрию относительно начала координат. График будет таким же, если его повернуть на 180° вокруг начала координат. Это означает, что любая точка \((x,y)\) на графике функции отражает точку \((-x,-y)\), которая также находится на графике функции. Ниже приведен график функции и ее отражение относительно начала координат, показанное красным цветом.

      Обратите внимание, что отраженный график \(y=f(x)\) относительно начала координат дает совершенно другой график. Таким образом, график \(y=f(x)\) не имеет симметрии относительно начала координат, поэтому не является нечетной функцией. Кроме того, еще одно условие, которое следует учитывать при определении того, является ли график функции нечетным, заключается в том, что он должен проходить через начало координат.

      Следовательно, график \(y=f(x)\) не является ни четной, ни нечетной функцией.

      Скрыть ответ

      Вопрос №2: 93\)?

      Функция четная.

      Нечетная функция.

      Функция не является ни четной, ни нечетной функцией.

      Функция одновременно четная и нечетная.

      Показать ответ

      Ответ:

      Функция \(y=f(x)\) является четной функцией при замене значения \(x\) в функции на \(-x\) не меняет значения функции. То есть \(y=f\left(-x\right)=f(x)\). Заменяя \(x\) на \(-x\) для нашей функции и упрощая, мы получаем: 93\right)=-f(x)\)

      Так как \(f\left(-x\right)=-f(x)\), значение функции меняет знак при замене на \(-x \), поэтому функция не является четной.

      Функция \(y=f(x)\) является нечетной функцией, когда замена значения \(x\) в функции на \(-x\) изменяет значение функции. То есть \(y=f\left(-x\right)=-f(x)\). Как мы видели выше, замена \(x\) на \(-x\) для нашей функции дает \(f\left(-x\right)=-f(x)\), поэтому наша функция является нечетной функцией . 92+1\)?

      Функция четная.

      Нечетная функция.

      Функция не является ни четной, ни нечетной функцией.

      Функция одновременно четная и нечетная.

      Показать ответ

      Ответ:

      Функция \(y=f(x)\) является четной функцией при замене значения \(x\) в функции на \(-x\) не меняет значения функции. То есть \(y=f\left(-x\right)=f(x)\). Заменяя \(x\) на \(-x\) для нашей функции и упрощая, мы получаем: 92+1=f(x)\)

      Так как \(f\left(-x\right)=f(x)\), значение функции не меняет знак при замене на \(-x\ ), поэтому функция является четной функцией.

      Функция \(y=f(x)\) является нечетной функцией, когда замена значения \(x\) в функции на \(-x\) изменяет значение функции. То есть \(y=f\left(-x\right)=-f(x)\). Как мы видели выше, замена \(x\) на \(-x\) для нашей функции дает \(f\left(-x\right)=f(x)\), поэтому наша функция не является нечетной функцией .

      Таким образом, функция является только четной функцией.

      Скрыть ответ

      Вопрос № 4:

       
      Фотография поперечного сечения чашеобразной рампы для скейтборда, сделанная в скейтпарке, показана на координатной плоскости ниже. Пусть поперечное сечение криволинейной формы пандуса есть функция \(y=f(x)\).

      Если мы смотрим на дно чашеобразного пандуса, какое из следующих утверждений о графике функции, представляющей поперечное сечение пандуса, кажется верным?

      Функция четная.

      Нечетная функция.

      Функция не является ни четной, ни нечетной функцией.

      Функция одновременно четная и нечетная.

      Показать Ответ

      Ответ:

      График функции является четным, если он имеет симметрию относительно оси \(y\). График будет отражаться относительно оси \(y\). Отражение части графика функции, лежащей справа от оси \(у\), дает часть графика, лежащую слева от оси \(у\). Это означает, что любая точка \((x,y)\) на графике функции отражает точку \((-x,y)\), которая также находится на графике функции. Ниже приведен график рампы и ее отражения относительно оси \(y\).

      Обратите внимание, что отражение стороны графика справа от оси \(y\) относительно оси \(y\) дает часть наклона, которая находится слева от \(y\) )-ось. Одна такая точка на графике рампы подтверждает это, и это верно для всех точек на графике рампы. Таким образом, график функции \(y=f(x)\), представляющий рампу конька, имеет симметрию относительно оси \(y\), поэтому это четная функция.

      График функции является нечетным, если он имеет симметрию относительно начала координат. График будет таким же, если его повернуть на 180° вокруг начала координат. Это означает, что любая точка \((x,y)\) на графике функции отражает точку \((-x,-y)\), которая также находится на графике функции. Ниже приведен график рампы и ее отражения относительно начала координат.

      Обратите внимание, что отраженный график рампы вокруг начала координат дает совершенно другой график. Таким образом, график рампы не имеет симметрии относительно начала координат, поэтому не является нечетной функцией.

      Таким образом, график \(y=f(x)\), представляющий рампу для коньков, является только четной функцией.

      Скрыть ответ

      Вопрос № 5:

       
      Радиоволны — это электромагнитные волны, которые распространяются со скоростью света или близкой к ней. Существует много типов радиоволн, встречающихся в природе, таких как световые волны, и те, которые искусственно генерируются машинами. Одна такая искусственная волна, называемая радиоволной FM (частотная модуляция), передает несущий сигнал от радиостанции, которая передает информацию на антенну вашего радиоприемника, в которой амплитуда несущего сигнала постоянна, но частота модулируется или изменяется. Ниже приведен пример 2 циклов или периодов модулированной несущей FM.

      Согласно графику сигнала, FM-радиоволна:

      Четная функция

      Нечетная функция

      Ни четная, ни нечетная функция

      И четная, и нечетная функция

      Показать ответ

      Ответ:

      График функции является четным, если он имеет симметрию относительно оси \(y\). График будет отражаться относительно оси \(y\). Отражение части графика функции, лежащей справа от оси \(у\), дает часть графика, лежащую слева от оси \(у\). Это означает, что любая точка \((x,y)\) на графике функции отражает точку \((-x,y)\), которая также находится на графике функции. Ниже приведен график радиоволны и ее отражения относительно оси \(y\), показанной красным цветом.

      Обратите внимание, что график отражения радиоволны относительно оси \(y\) дает совершенно другой график. Таким образом, график радиоволны не имеет симметрии относительно оси \(у\), поэтому не является четной функцией.

      График функции является нечетным, если он имеет симметрию относительно начала координат. График будет таким же, если его повернуть на 180° вокруг начала координат. Это означает, что любая точка \((x,y)\) на графике функции отражает точку \((-x,-y)\), которая также находится на графике функции. Ниже приведен график радиоволны и ее отраженный график о происхождении.

      Обратите внимание, что отражение стороны графика справа от оси \(y\) относительно начала координат дает часть наклона, которая находится слева от оси \(y\). Две такие точки на графике радиоволны подтверждают это, и это верно для всех точек на графике радиоволны. Таким образом, график функции, представляющей радиоволну, имеет симметрию относительно начала координат, поэтому это нечетная функция.

      Скрыть Ответ

      4.6: Ряды Фурье для четных и нечетных функций

      1. Последнее обновление
      2. Сохранить как PDF
    • Идентификатор страницы
      8352
      • Нильс Валет
      • Манчестерский университет

      Обратите внимание, что в ряду Фурье прямоугольной волны (4.5.3) все коэффициенты \(a_n\) равны нулю, ряд содержит только синусы. Это очень общее явление для так называемых четных и нечетных функций.

      EVEn и нечетный

      Функция вызывается даже, если \(f(-x)=f(x)\), например \ (\ соз (х) \).
      Функция называется нечетной, если \(f(-x)=-f(x)\), например \(\грех(х)\).

      У них несколько иные свойства, чем у четных и нечетных чисел:

      1. Сумма двух четных функций четна, а двух нечетных — нечетна.
      2. Произведение двух четных или двух нечетных функций четно.
      3. Произведение четной и нечетной функций нечетно. 9\infty b_n \sin\frac{n\pi}{L}x \nonumber \] нечетная функция. Эти ряды интересны сами по себе, но особенно важную роль они играют для функций, определенных на половине интервала Фурье, т. е. на \([0,L]\) вместо \([—L,L]\). Есть три возможных способа определения ряда Фурье таким образом, см. рис. \(\PageIndex{1}\)

        1. Продолжайте \(f\) как четную функцию, так что \(f'(0)=0\).
        2. Продолжите \(f\) как нечетную функцию, так что \(f(0)=0\).
        Рисунок \(\PageIndex{1}\): Схема возможных способов продолжения \(f\) за пределами области определения для \(0 \infty n a_n \sin\frac{n\pi}{L}x =0\quad\text {at $x=0$.} \nonumber \] 92} \cos(2m+1)\pi x. \номер\]


        Эта страница под названием 4.6: ряды Фурье для четных и нечетных функций распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 2.0 и была создана, изменена и/или курирована Нильсом Валетом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами. платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

        1. Наверх
          • Была ли эта статья полезной?
          1. Тип изделия
            Раздел или страница
            Автор
            Нильс Валет
            Лицензия
            CC BY-NC-SA
            Версия лицензии
            2,0
            Показать страницу TOC
            нет
          2. Теги
            1. source@https://oer. physics.manchester.ac.uk/PDEs/Notes/Notes

          Что такое четные и нечетные функции: Примеры

          Содержание

          В этой статье вы узнаете, что такое четные и нечетные функции? В этой статье мы описали примеры, чтобы определить, является ли данная функция четной или нечетной. Любая функция, график которой симметричен относительно оси у, называется четная функция. Математически, если мы имеем y=f(x)=f(-x) для любого значения x, то мы говорим, что это четная функция. График y=|x| показано ниже, которое показывает, что поведение функции одинаково для всех значений x.

          График четной функции

          Что такое четные функции?

          Все функции, имеющие четную и положительную степень x, являются четными функциями . Например

          X 2 , X 4 , X 6 ,…….. X 93 — примеры нечетных функций.

          график нечетной функции график нечетной функции

          Точно так же график синусоиды также является примером нечетной функции, поскольку он не дает симметрии относительно оси Y.

          Sin(x)

          Ни четные, ни нечетные функции

          Существуют некоторые функции, которые не являются ни четными, ни нечетными. Четное и нечетное — это просто термин, и все функции не должны быть отнесены к этим двум категориям. Например, . Многочлены оказываются ни четными, ни нечетными функциями.

          Как определить, четная функция или нечетная?

          Если мы хотим проверить, является ли заданное выражение функции четным или нечетным, мы заменим x на -x, а затем посмотрим, станет ли y(x)=y(-x) или y(-x)= -y (Икс).

          Пример:

          Проверка четной функции

          Проверка нечетной функции

          Ни четной, ни нечетной четных/нечетных функций

          Вот графическое изображение четных и нечетных функций.

           

          графическое изображение четных нечетных функций

          Свойства четных/нечетных функций

          • Произведение двух четных функций является четной функцией.
          • Произведение двух нечетных функций является четной функцией.
          • Произведение четной и нечетной функций является нечетной функцией .
          • Сумма двух четных функций является четной функцией.
          • Сумма двух нечетных функций является нечетной функцией.

           

          Применение четной и нечетной функции

          Если волновая функция частицы является четной функцией (симметричной, с центром в начале координат), то ожидаемое местоположение частицы (при условии, что она существует) совпадает с началом координат, потому что | ψ(x)|2|Если волновая функция частицы является четной функцией (симметричной, с центром в начале координат).

          Краткое изложение Как определить, является ли емкость четной или нечетной?

          Представьте себе сценарий, в котором нам дана емкость, и мы не знаем, четная она или нечетная. Это не будет проблемой! Как насчет того, чтобы использовать то, что мы поняли до сих пор, чтобы решить, является ли емкость нечетной или четной.

          В момент, когда задана емкость: посмотрите, что произойдет, если мы заменим x на – x.

          Когда вы подставили – x к f(x), осталась ли емкость прежней? Если предположить, что это так, то f(x) четно.

          При подстановке – x в f(x) изменилось ли показание коэффициента мощности? При условии, что это верно, f(x) нечетно.

          В момент получения диаграммы: решите, является ли диаграмма симметричной относительно начала или оси Y.

          Если диаграмма симметрична относительно Y-образной ступицы, емкость будет равной. Как бы мы это сделали?

          Представьте, что вы сворачиваете диаграмму по вертикали и проверяете, будут ли две диаграммы лежать рядом друг с другом.

          Вы также можете найти множество фокусов и проверить, предлагают ли x и — x аналогичную функцию.

          В случае, если диаграмма симметрична относительно начала, мощность нечетна. Как бы мы это сделали?

          Представьте, что диаграмму сворачивают наискосок (проверьте два заголовка) и проверьте, будут ли две диаграммы лежать рядом друг с другом.

          Вы также можете определить различные фокусы и проверить, предлагают ли x и – x y-

          Существуют ли функции, которые не являются ни нечетными, ни четными?

          Должны ли все функции быть четными или нечетными? Нет. Есть примеры, когда емкость не соответствует смыслу четных и нечетных функций. Емкость f(x) = (x + 1)2 является иллюстрацией емкости, которая не является ни нечетной, ни четной.

          Также читайте здесь:

          • Как определить обратную функцию приведите пример?

          Смотрите также здесь

          Также читайте здесь

          https://eevibes.com/mathematics/elementary-math/inverse-of-a-function-with-examples/

          Как определить обратную функцию функция привести пример?

          9. Четные и нечетные функции

          М. Борн

          Четные функции

          Говорят, что функция `y = f(t)` равна , даже , если

          f (− t ) = f ( т )

          для всех значений t .

          График функции и даже всегда симметричен относительно вертикальной оси (то есть мы имеем зеркальное отображение относительно оси y ).

          Осциллограммы, показанные ниже, представляют даже функции:

          Кривая косинуса

          f ( t ) = 2 cos πt

          123-1-2-3123-1-2-3tf(t)Открыть изображение на новой странице

          График f ( t ) = 2 cos(π t ), четная функция.

          Обратите внимание, что у нас есть зеркальное отражение через ось `f(t)`.

          Четная прямоугольная волна

          12345-1-2-3-4-5123-1-2-3tf(t)Открыть изображение на новой странице

          График функции четного шага.

          Треугольная волна

          π2π−π-2π0.5ππtf(t)Открыть изображение на новой странице

          График четной треугольной функции.

          В каждом случае у нас есть зеркальное отражение через ось `f(t)`. Другими словами, у нас есть симметрия относительно вертикальной оси.

          Странные функции

          Функция `y=f(t)` называется нечетной , если

          `f(-t) = — f(t)`

          для всех значений t .

          График нечетной функции всегда симметричен относительно начала координат .

          Исходная симметрия

          Граф имеет симметрию начала координат , если мы можем сложить его по вертикальной оси, а затем по 0005 горизонтальная ось, и накладывает график на себя.

          Другой способ думать об этом состоит в том, что график точно соответствует противоположным элементам по обе стороны от начала координат. Если график идет вверх вправо с одной стороны от начала координат, то он будет опускаться влево на ту же величину с другой стороны от начала координат.

          Примеры нечетных функций

          Осциллограммы, показанные ниже, представляют нечетных функций.

          Синусоидальная кривая

          y ( х ) = грех х

          0,5ππ1,5π2π-0,5π−π-1,5π-2π1-1xyОткрыть изображение на новой странице

          График y ( x ) = sin( x ), нечетная функция. -t,text(if ) 0 le t lt pi):}`

          Ответить

          π−π1tf(t)Открыть изображение на новой странице

          График функции разделения.

          Из графика видно, что это даже .

          ИЛИ: Функция даже поскольку `f(−t) = f(t)` для всех значения т .

          (b) `f(t)={(-1,text(if ) 0 le t lt pi/2),(1,text(if ) pi/2 le t lt (3pi)/2),( -1,текст(если) (3pi)/2 lt lt 2pi) :}`

          и f ( t ) = f ( т + 2π)

          (Последняя строка означает: периодический с периодом = 2π)

          Ответить

          π2π3π−π1-1tf(t)Открыть изображение на новой странице

          График ступенчатой ​​функции.

          Из графика видно, что это даже .

          ИЛИ: Функция даже поскольку `f(−t) = f(t)` для всех значения т .

          (c) `f(t)={(-t+pi,text(if ) -pi le t lt 0),(-t-pi,text(if ) 0 le t lt pi):}`

          Ответить

          π−ππ2π−π-2πtf(t)Открыть изображение на новой странице

          График функции разделения.

      Уравнения 4 степени решение онлайн: Онлайн калькулятор: Решение уравнения 4-й степени

      2-4\cdot2\cdot1=-4\]

      \[x_3= \frac{-2+ \sqrt D}{2 \cdot 2}=-\frac{1}{2} +i\]

      \[x_4= \frac{-2- \sqrt D}{2 \cdot 2}=-\frac{1}{2} -i\]

      В результате, исходное уравнение имеет четыре комплексных корня:

      \[x=\frac{1}{2}\pm i\]

      \[x=-\frac{1}{2}\pm i\]

      Где можно решить уравнения 4 степени онлайн?

      Решить уравнение вы можете на нашем сайте https://pocketteacher.ru. Бесплатный онлайн решатель позволит решить уравнение онлайн любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать — это просто ввести свои данные в решателе. Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как решить уравнение на нашем сайте.А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в нашей групе Вконтакте http://vk.com/pocketteacher. Вступайте в нашу группу, мы всегда рады помочь вам.

      онлайн решение уравнения 4 степени

      Вы искали онлайн решение уравнения 4 степени? На нашем сайте вы можете получить ответ на любой математический вопрос здесь. Подробное решение с описанием и пояснениями поможет вам разобраться даже с самой сложной задачей и решение онлайн уравнений 4 степени онлайн, не исключение. Мы поможем вам подготовиться к домашним работам, контрольным, олимпиадам, а так же к поступлению в вуз. И какой бы пример, какой бы запрос по математике вы не ввели — у нас уже есть решение. Например, «онлайн решение уравнения 4 степени».

      Применение различных математических задач, калькуляторов, уравнений и функций широко распространено в нашей жизни. Они используются во многих расчетах, строительстве сооружений и даже спорте. Математику человек использовал еще в древности и с тех пор их применение только возрастает. Однако сейчас наука не стоит на месте и мы можем наслаждаться плодами ее деятельности, такими, например, как онлайн-калькулятор, который может решить задачи, такие, как онлайн решение уравнения 4 степени,решение онлайн уравнений 4 степени онлайн,решить уравнение 4 степени онлайн,уравнение 4 степени онлайн,уравнение четвертой степени онлайн,уравнения 4 степени решение онлайн. На этой странице вы найдёте калькулятор, который поможет решить любой вопрос, в том числе и онлайн решение уравнения 4 степени. Просто введите задачу в окошко и нажмите «решить» здесь (например, решить уравнение 4 степени онлайн).

      Где можно решить любую задачу по математике, а так же онлайн решение уравнения 4 степени Онлайн?

      Решить задачу онлайн решение уравнения 4 степени вы можете на нашем сайте https://pocketteacher.ru. Бесплатный онлайн решатель позволит решить онлайн задачу любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать — это просто ввести свои данные в решателе. Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как правильно ввести вашу задачу на нашем сайте. А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в чате снизу слева на странице калькулятора.

      Решение уравнений четвертой степени

      Для уравнений четвертой степени применимы все те общие схемы решения уравнений высших степеней, что мы разбирали в предыдущем материале. Однако существует ряд нюансов в решении двучленных, биквадратных и возвратных уравнений, на которых мы хотели бы остановиться подробнее.

      Также в статье мы разберем искусственный метод разложения многочлена на множители, решение в радикалах и метод Феррари, который используется для того, чтобы свести решение уравнения четвертой степени к кубическому уравнению.

      Решение двучленного уравнения четвертой степени

      Это простейший тип уравнений четвертой степени. Запись уравнения имеет вид Ax4+B=0.

      Определение 1

      Для решения этого типа уравнений применяются формулы сокращенного умножения:

      Ax4+B=0x4+BA=0x4+2BAx2+BA-2BAx2=0x2+BA2-2BAx2=0x2-2BA4x+BAx2+2BA4x+BA=0

      Остается лишь найти корни квадратных трехчленов.

      Пример 1

      Решить уравнение четвертой степени 4×4+1=0.

      Решение

      Для начала проведем разложение многочлена 4×4+1 на множители:

      4×4+1=4×4+4×2+1=(2×2+1)2-4×2=2×2-2x+1(2×2+2x+1)

      Теперь найдем корни квадратных трехчленов.

      Первого:

      2×2-2x+1=0D=(-2)2-4·2·1=-4×1=2+D2·2=12+ix2=2-D2·2=12-i

      Второго:

      2×2+2x+1=0D=22-4·2·1=-4×3=-2+D2·2=-12+ix4=-2-D2·2=-12-i

      Мы получили четыре комплексных корня.

      Ответ: x=12±i и x=-12±i.

      Решение возвратного уравнения четвертой степени

      Определение 2

      Возвратные уравнения четвертого порядка имеют вид Ax4+Bx3+Cx2+Bx+A=0

      х=0 не является корнем этого уравнения: A·04+B·03+C·02+B·0+A=A≠0. Поэтому на x2 можно смело разделить обе части этого уравнения:

      Ax4+Bx3+Cx2+Bx+A=0Ax2+Bx+C+Bx+Ax2=0Ax2+Ax2+Bx+Bx+C=0Ax2+1×2+Bx+1x+C=0

      Проведем замену переменных x+1x=y⇒x+1×2=y2⇒x2+1×2=y2-2:

      Ax2+1×2+Bx+1x+C=0A(y2-2)+By+C=0Ay2+By+C-2A=0

      Так мы проведи сведение возвратного уравнения четвертой степени к квадратному уравнению.

      Пример 2

      Найти все комплексные корни уравнения 2×4+23+2×3+4+6×2+23+2x+2=0.

      Решение

      Симметрия коэффициентов подсказывает нам, что мы имеем дело с возвратным уравнением четвертой степени. Проведем деление обеих частей на x2:

      2×2+23+2x+4+6+23+2x+2×2=0

      Проведем группировку:

      2×2+2×2+23+2x+23+2x+4+6+=02×2+1×2+23+2x+1x+4+6=0

      Проведем замену переменной x+1x=y⇒x+1×2=y2⇒x2+1×2=y2-2

      2×2+1×2+23+2x+1x+4+6=02y2-2+23+2y+4+6=02y2+23+2y+6=0

      Решим полученное квадратное уравнение:

      D=23+22-4·2·6=12+46+2-86==12-46+2=23-22y1=-23-2+D2·2=-23-2+23-24=-22y2=-23-2-D2·2=-23-2-23+24=-3

      Вернемся к замене: x+1x=-22, x+1x=-3.

      Решим первое уравнение:

      x+1x=-22⇒2×2+2x+2=0D=22-4·2·2=-14×1=-2-D2·2=-24+i·144×2=-2-D2·2=-24-i·144

      Решим второе уравнение:

      x+1x=-3⇒x2+3x+1=0D=32-4·1·1=-1×3=-3+D2=-32+i·12×4=-3-D2=-32-i·12

      Ответ: x=-24±i·144 и x=-32±i·12.

      Решение биквадратного уравнения

      Биквадратные уравнения четвертой степени имеют вид Ax4+Bx2+C=0. Мы можем свести такое уравнение к квадратному Ay2+By+C=0 путем замены y=x2. Это стандартный прием.

      Пример 3

      Решить биквадратное уравнение 2×4+5×2-3=0.

      Решение

      Выполним замену переменной y=x2, что позволит нам свести исходное уравнение к квадратному:

      2y2+5y-3=0D=52-4·2·(-3)=49y1=-5+D2·2=-5+74=12y2=-5-D2·2=-5-74=-3

      Следовательно, x2=12 или x2=-3.

      Первое равенство позволяет нам получить корень x=±12. Второе равенство не имеет действительных корней, зато имеет комплексно сопряженных корней x=±i·3.

      Ответ: x=±12 и x=±i·3.

      Нужна помощь преподавателя?

      Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

      Описать задание Пример 4

      Найти все комплексные корни биквадратного уравнения 16×4+145×2+9=0.

      Решение

      Используем метод замены y=x2 для того, чтобы свести исходное биквадратное уравнение к квадратному:

      16y2+145y+9=0D=1452-4·16·9=20449y1=-145+D2·16=-145+14332=-116y2=-145-D2·16=-145-14332=-9

      Поэтому, в силу замены переменной, x2=-116 или x2=-9.

      Ответ: x1, 2=±14·i, x3, 4=±3·i.

      Решение уравнений четвертой степени с рациональными корнями

      Алгоритм нахождения рациональных корней уравнения четвертой степени приведен в материале «Решение уравнений высших степеней».

      Решение уравнений четвертой степени по методу Феррари

      Уравнения четвертой степени вида x4+Ax3+Bx2+Cx+D=0 в общем случае можно решить с применением метода Феррари. Для этого необходимо найти y0. Это любой из корней кубического уравнения y3-By2+AC-4Dy-A2D+4BD-C2=0. После этого необходимо решить два квадратных уравнения x2+A2x+y02+A24-B+y0x2+A2y0-Cx+y024-D=0, у которых подкоренное выражение является полным квадратом.

      Корни, полученные в ходе вычислений, будут корнями исходного уравнения четвертой степени.

      Пример 5

      Найти корни уравнения x4+3×3+3×2-x-6=0.

      Решение

      Имеем А=3, В=3, С=-1, D=-6. Применим метод Феррари для решения данного уравнения.

      Составим и решим кубическое уравнение:
      y3-By2+AC-4Dy-A2D+4BD-C2=0y3-3y2+21y-19=0

      Одним из корней кубического уравнения будет y0=1, так как 13-3·12+21·1-19=0.

      Запишем два квадратных уравнения:
      x2+A2x+y02±A24-B+y0x2+A2y0-Cx+y024-D=0x2+32x+12±14×2+52x+254=0x2+32x+12±12x+522=0

      x2+32x+12+12x+52=0 или x2+32x+12-12x-52=0

      x2+2x+3=0 или x2+x-2=0

      Корнями первого уравнения будут x=-1±i·2, корнями второго х=1 и х=-2.

      Ответ: x1,2=-1±i2, x3=1, x4=-2.

      Автор: Ирина Мальцевская

      Преподаватель математики и информатики. Кафедра бизнес-информатики Российского университета транспорта

      Двучленные уравнения четвертой степени решение примеров онлайн

      Двучленными уравнениями четвертой степени называются уравнения вида:  

       или

      где — любые действительные числа, но , x – неизвестная искомая переменная.

      Корнем двучленного уравнения четвертой степени называется такое значение переменной , при подстановке которого двучлен  или  обращается в ноль.

      Решить  уравнение – это значит найти все его корни или установить, что корней нет.

       

      При решении двучленного уравнения вида необходимо придерживаться следующей схемы:

      1)      Вынести за скобки общий множитель , преобразовав тем самым заданное уравнение к виду

      2)      Решить полученное уравнение, приравняв каждый множитель к нулю:

       

      Пример 1: Решить уравнение

      Данное уравнение является двучленным уравнением четвертой степени.

      Вынесем за скобки общий множитель :

      Поэтому либо , либо

      Ответ:

       

      Пример 2: Решить уравнение

      Данное уравнение является двучленным уравнением четвертой степени.

      Вынесем за скобки общий множитель :

      Поэтому либо , либо  а данное уравнение решений не имеет (См. «Решение квадратных уравнений»)

      Таким образом, заданное уравнение имеет одно решение

      Ответ:

       

       

      При решении двучленного уравнения вида необходимо придерживаться следующей схемы:

      1)      Привести уравнение к виду

      2)      Решить полученное уравнение:

      Пример 3: Решить уравнение

      Данное уравнение является двучленным уравнением четвертой степени.

      Решим данное уравнение по вышеприведенной формуле:

      Таким образом, заданное уравнение имеет одно решение

      Ответ:

       

      Пример 4: Решить уравнение

      Данное уравнение является двучленным уравнением четвертой степени.

      Решим данное уравнение по вышеприведенной формуле:

      Таким образом, заданное уравнение не имеет решений, так как  значение переменной в четной степени не может быть отрицательным.

      Ответ: Решений нет.

       

      Примечание: Уравнения примеров 2 и 4 не имеют решений только для курса школьной математики. (См. «Решение двучленных уравнений четвертой степени. Курс высшей школы»).

      Решение высшей математики онлайн


      ‹— Назад

      В этой главе речь пойдёт о приближённом нахождении корней уравнения . Дело в том, что решить это уравнение «точно», то есть выразить его корни через известные постоянные (целые числа, числа , и другие им подобные) с помощью элементарных функций от этих постоянных, удаётся далеко не всегда. Уже корни многочленов степени выше 4 не всегда выражаются «в радикалах», а общей формулы для уравнения степени выше 4, которая годилась бы при любых коэффициентах уравнения, вообще не существует. Да и в случае, когда такая формула существует, бывает, что от неё мало практического толку ввиду сложности получающихся выражений. Например, для решения уравнений третьей степени имеется формула Кардано, позволяющая найти корни в зависимости от коэффициентов уравнения. Для уравнения

      формула Кардано25 даёт значение корня

      Велика ли польза непосредственно от этого результата? Пока выражение не вычислено, мы не можем сказать даже, лежит ли корень на отрезке, скажем, . Вычислить же это выражение26 — работа, вполне сравнимая по трудоёмкости с той, что требуется для приближённого решения уравнения одним из тех методов, которые мы опишем ниже. Результат же всё равно в обоих случаях получится приближённый, поскольку вычислять дроби и корни в решении, данном формулой Кардано, также придётся приближённо.


      Математика, вышка, высшая математика, математика онлайн, вышка онлайн, онлайн математика, онлайн решение математики, ход решения, процес решения, решение, задачи, задачи по математике, математические задачи, решение математики онлайн, решение математики online, online решение математики, решение высшей математики, решение высшей математики онлайн, матрицы, решение матриц онлайн, векторная алгебра онлайн, решение векторов онлайн, система линейных уравнений, метод Крамера, метод Гаусса, метод обратной матрицы, уравнения, системы уравнений, производные, пределы, интегралы, функция, неопределенный интеграл, определенный интеграл, решение интегралов, вычисление интегралов, решение производных, интегралы онлайн, производные онлайн, пределы онлайн, предел функции, предел последовательности, высшие производные, производная неявной функции

      X2 0 решение. Уравнения онлайн. Тождественные преобразования уравнений

      Цели:

      1. Систематизировать и обобщить знания и умения по теме: Решения уравнений третьей и четвертой степени.
      2. Углубить знания, выполнив ряд заданий, часть из которых не знакома или по своему типу, или способу решения.
      3. Формирование интереса к математике через изучение новых глав математики, воспитание графической культуры через построение графиков уравнений.

      Тип урока : комбинированный.

      Оборудование: графопроектор.

      Наглядность: таблица «Теорема Виета».

      Ход урока

      1. Устный счет

      а) Чему равен остаток от деления многочлена р n (х) = а n х n + а n-1 х n-1 + … + а 1 х 1 + a 0 на двучлен х-а?

      б) Сколько корней может иметь кубическое уравнение?

      в) С помощью чего мы решаем уравнение третьей и четвертой степени?

      г) Если b четное число в квадратном уравнение, то чему равен Д и х 1 ;х 2

      2. Самостоятельная работа (в группах)

      Составить уравнение, если известны корни (ответы к заданиям закодированы) Используется «Теорема Виета»

      1 группа

      Корни: х 1 = 1; х 2 = -2; х 3 = -3; х 4 = 6

      Составить уравнение:

      B=1 -2-3+6=2; b=-2

      с=-2-3+6+6-12-18= -23; с= -23

      d=6-12+36-18=12; d= -12

      е=1(-2)(-3)6=36

      х 4 — 2 х 3 — 23х 2 — 12 х + 36 = 0 (это уравнение решает потом 2 группа на доске)

      Решение . Целые корни ищем среди делителей числа 36.

      р = ±1;±2;±3;±4;±6…

      р 4 (1)=1-2-23-12+36=0 Число 1 удовлетворяет уравнению, следовательно, =1 корень уравнения. По схеме Горнера

      р 3 (x) = х 3 -х 2 -24x -36

      р 3 (-2) = -8 -4 +48 -36=0, х 2 =-2

      р 2 (x) = х 2 -3х -18=0

      х 3 =-3, х 4 =6

      Ответ: 1;-2;-3;6 сумма корней 2 (П)

      2 группа

      Корни: х 1 = -1; х 2 = х 3 =2; х 4 =5

      Составить уравнение:

      B=-1+2+2+5-8; b= -8

      с=2(-1)+4+10-2-5+10=15; с=15

      D=-4-10+20-10= -4; d=4

      е=2(-1)2*5=-20;е=-20

      8+15+4х-20=0 (это уравнение решает на доске 3 группа)

      р = ±1;±2;±4;±5;±10;±20.

      р 4 (1)=1-8+15+4-20=-8

      р 4 (-1)=1+8+15-4-20=0

      р 3 (x) = х 3 -9х 2 +24x -20

      р 3 (2) = 8 -36+48 -20=0

      р 2 (x) = х 2 -7х +10=0 х 1 =2; х 2 =5

      Ответ: -1;2;2;5 сумма корней 8(Р)

      3 группа

      Корни: х 1 = -1; х 2 =1; х 3 =-2; х 4 =3

      Составить уравнение:

      В=-1+1-2+3=1;в=-1

      с=-1+2-3-2+3-6=-7;с=-7

      D=2+6-3-6=-1; d=1

      е=-1*1*(-2)*3=6

      х 4 — х 3 — 7х 2 + х + 6 = 0 (это уравнение решает потом на доске 4 группа)

      Решение. Целые корни ищем среди делителей числа 6.

      р = ±1;±2;±3;±6

      р 4 (1)=1-1-7+1+6=0

      р 3 (x) = х 3 — 7x -6

      р 3 (-1) = -1+7-6=0

      р 2 (x) = х 2 -х -6=0; х 1 =-2; х 2 =3

      Ответ:-1;1;-2;3 Сумма корней 1(О)

      4 группа

      Корни: х 1 = -2; х 2 =-2; х 3 =-3; х 4 =-3

      Составить уравнение:

      B=-2-2-3+3=-4; b=4

      с=4+6-6+6-6-9=-5; с=-5

      D=-12+12+18+18=36; d=-36

      е=-2*(-2)*(-3)*3=-36;е=-36

      х 4 + 4х 3 – 5х 2 – 36х -36 = 0 (это уравнение решает потом 5 группа на доске)

      Решение. Целые корни ищем среди делителей числа -36

      р = ±1;±2;±3…

      р(1)= 1 + 4-5-36-36 = -72

      р 4 (-2) = 16 -32 -20 + 72 -36 = 0

      р 3 (х) = х 3 +2х 2 -9х-18 = 0

      р 3 (-2)= -8 + 8 + 18-18 = 0

      р 2 (х) = х 2 -9 = 0; x=±3

      Ответ: -2; -2; -3; 3 Сумма корней-4 (Ф)

      5 группа

      Корни: х 1 = -1; х 2 =-2; х 3 =-3; х 4 =-4

      Составить уравнение

      х 4 + 10х 3 + 35х 2 + 50х + 24 = 0 (это уравнение решает потом 6группа на доске)

      Решение . Целые корни ищем среди делителей числа 24.

      р = ±1;±2;±3

      р 4 (-1) = 1 -10 + 35 -50 + 24 = 0

      р 3 (х) = x- 3 + 9х 2 + 26x+ 24 = 0

      p 3 (-2) = -8 + 36-52 + 24 = О

      р 2 (х) = x 2 + 7x+ 12 = 0

      Ответ:-1;-2;-3;-4 сумма-10 (И)

      6 группа

      Корни: х 1 = 1; х 2 = 1; х 3 = -3; х 4 = 8

      Составить уравнение

      B=1+1-3+8=7;b=-7

      с=1 -3+8-3+8-24= -13

      D=-3-24+8-24= -43; d=43

      х 4 — 7х 3 — 13х 2 + 43 x — 24 = 0 (это уравнение решает потом 1 группа на доске)

      Решение . Целые корни ищем среди делителей числа -24.

      р 4 (1)=1-7-13+43-24=0

      р 3 (1)=1-6-19+24=0

      р 2 (x)= х 2 -5x — 24 = 0

      х 3 =-3, х 4 =8

      Ответ: 1;1;-3;8 сумма 7 (Л)

      3. Решение уравнений с параметром

      1. Решить уравнение х 3 + 3х 2 + mх — 15 = 0; если один из корней равен (-1)

      Ответ записать в порядке возрастания

      R=Р 3 (-1)=-1+3-m-15=0

      х 3 + 3х 2 -13х — 15 = 0; -1+3+13-15=0

      По условию х 1 = — 1; Д=1+15=16

      Р 2 (х) = х 2 +2х-15 = 0

      х 2 =-1-4 = -5;

      х 3 =-1 + 4 = 3;

      Ответ:- 1;-5; 3

      В порядке возрастания: -5;-1;3. (Ь Н Ы)

      2. Найти все корни многочлена х 3 — 3х 2 + ах — 2а + 6, если остатки от его деления на двучлены х-1 и х +2 равны.

      Решение: R=Р 3 (1) = Р 3 (-2)

      Р 3 (1) = 1-3 + а- 2а + 6 = 4-а

      Р 3 (-2) = -8-12-2а-2а + 6 = -14-4а

      x 3 -Зх 2 -6х + 12 + 6 = х 3 -Зх 2 -6х + 18

      x 2 (x-3)-6(x-3) = 0

      (х-3)(х 2 -6) = 0

      Произведение двух множителей равно нулю тогда и только тогда, когда хотя бы один из этих множителей равен нулю, а другой при этом имеет смысл.n} \)

      7) a n > 1, если a > 1, n > 0

      8) a n 1, n
      9) a n > a m , если 0

      В практике часто используются функции вида y = a x , где a — заданное положительное число, x — переменная. Такие функции называют показательными . Это название объясняется тем, что аргументом показательной функции является показатель степени, а основанием степени — заданное число.

      Определение. Показательной функцией называется функция вида y = a x , где а — заданное число, a > 0, \(a \neq 1\)

      Показательная функция обладает следующими свойствами

      1) Область определения показательной функции — множество всех действительных чисел.
      Это свойство следует из того, что степень a x где a > 0, определена для всех действительных чисел x.

      2) Множество значений показательной функции — множество всех положительных чисел.
      Чтобы убедиться в этом, нужно показать, что уравнение a x = b, где а > 0, \(a \neq 1\), не имеет корней, если \(b \leq 0\), и имеет корень при любом b > 0.

      3) Показательная функция у = a x является возрастающей на множестве всех действительных чисел, если a > 1, и убывающей, если 0 Это следует из свойств степени (8) и (9)

      Построим графики показательных функций у = a x при a > 0 и при 0 Использовав рассмотренные свойства отметим, что график функции у = a x при a > 0 проходит через точку (0; 1) и расположен выше оси Oх.
      Если х 0.
      Если х > 0 и |х| увеличивается, то график быстро поднимается вверх.

      График функции у = a x при 0 Если х > 0 и увеличивается, то график быстро приближается к оси Ох (не пересекая её). Таким образом, ось Ох является горизонтальной асимптотой графика.
      Если х

      Показательные уравнения

      Рассмотрим несколько примеров показательных уравнений, т.е. уравнений, в которых неизвестное содержится в показателе степени. Решение показательных уравнений часто сводится к решению уравнения a x = a b где а > 0, \(a \neq 1\), х — неизвестное. Это уравнение решается с помощью свойства степени: степени с одинаковым основанием а > 0, \(a \neq 1\) равны тогда и только тогда, когда равны их показатели.{x-2} = 1 \)
      x — 2 = 0
      Ответ х = 2

      Решить уравнение 3 |х — 1| = 3 |х + 3|
      Так как 3 > 0, \(3 \neq 1\), то исходное уравнение равносильно уравнению |x-1| = |x+3|
      Возводя это уравнение в квадрат, получаем его следствие (х — 1) 2 = (х + 3) 2 , откуда
      х 2 — 2х + 1 = х 2 + 6х + 9, 8x = -8, х = -1
      Проверка показывает, что х = -1 — корень исходного уравнения.
      Ответ х = -1

      Квадратные уравнения изучают в 8 классе, поэтому ничего сложного здесь нет. Умение решать их совершенно необходимо.

      Квадратное уравнение — это уравнение вида ax 2 + bx + c = 0, где коэффициенты a , b и c — произвольные числа, причем a ≠ 0.

      Прежде, чем изучать конкретные методы решения, заметим, что все квадратные уравнения можно условно разделить на три класса:

      1. Не имеют корней;
      2. Имеют ровно один корень;
      3. Имеют два различных корня.

      В этом состоит важное отличие квадратных уравнений от линейных, где корень всегда существует и единственен. Как определить, сколько корней имеет уравнение? Для этого существует замечательная вещь — дискриминант .

      Дискриминант

      Пусть дано квадратное уравнение ax 2 + bx + c = 0. Тогда дискриминант — это просто число D = b 2 − 4ac .

      Эту формулу надо знать наизусть. Откуда она берется — сейчас неважно. Важно другое: по знаку дискриминанта можно определить, сколько корней имеет квадратное уравнение. А именно:

      1. Если D
      2. Если D = 0, есть ровно один корень;
      3. Если D > 0, корней будет два.

      Обратите внимание: дискриминант указывает на количество корней, а вовсе не на их знаки, как почему-то многие считают. Взгляните на примеры — и сами все поймете:

      Задача. Сколько корней имеют квадратные уравнения:

      1. x 2 − 8x + 12 = 0;
      2. 5x 2 + 3x + 7 = 0;
      3. x 2 − 6x + 9 = 0.

      Выпишем коэффициенты для первого уравнения и найдем дискриминант:
      a = 1, b = −8, c = 12;
      D = (−8) 2 − 4 · 1 · 12 = 64 − 48 = 16

      Итак, дискриминант положительный, поэтому уравнение имеет два различных корня. Аналогично разбираем второе уравнение:
      a = 5; b = 3; c = 7;
      D = 3 2 − 4 · 5 · 7 = 9 − 140 = −131.

      Дискриминант отрицательный, корней нет. Осталось последнее уравнение:
      a = 1; b = −6; c = 9;
      D = (−6) 2 − 4 · 1 · 9 = 36 − 36 = 0.

      Дискриминант равен нулю — корень будет один.

      Обратите внимание, что для каждого уравнения были выписаны коэффициенты. Да, это долго, да, это нудно — зато вы не перепутаете коэффициенты и не допустите глупых ошибок. Выбирайте сами: скорость или качество.

      Кстати, если «набить руку», через некоторое время уже не потребуется выписывать все коэффициенты. Такие операции вы будете выполнять в голове. Большинство людей начинают делать так где-то после 50-70 решенных уравнений — в общем, не так и много.

      Корни квадратного уравнения

      Теперь перейдем, собственно, к решению. Если дискриминант D > 0, корни можно найти по формулам:

      Основная формула корней квадратного уравнения

      Когда D = 0, можно использовать любую из этих формул — получится одно и то же число, которое и будет ответом. Наконец, если D

      1. x 2 − 2x − 3 = 0;
      2. 15 − 2x − x 2 = 0;
      3. x 2 + 12x + 36 = 0.

      Первое уравнение:
      x 2 − 2x − 3 = 0 ⇒ a = 1; b = −2; c = −3;
      D = (−2) 2 − 4 · 1 · (−3) = 16.

      D > 0 ⇒ уравнение имеет два корня. Найдем их:

      Второе уравнение:
      15 − 2x − x 2 = 0 ⇒ a = −1; b = −2; c = 15;
      D = (−2) 2 − 4 · (−1) · 15 = 64.

      D > 0 ⇒ уравнение снова имеет два корня. Найдем их

      \[\begin{align} & {{x}_{1}}=\frac{2+\sqrt{64}}{2\cdot \left(-1 \right)}=-5; \\ & {{x}_{2}}=\frac{2-\sqrt{64}}{2\cdot \left(-1 \right)}=3. \\ \end{align}\]

      Наконец, третье уравнение:
      x 2 + 12x + 36 = 0 ⇒ a = 1; b = 12; c = 36;
      D = 12 2 − 4 · 1 · 36 = 0.

      D = 0 ⇒ уравнение имеет один корень. Можно использовать любую формулу. Например, первую:

      Как видно из примеров, все очень просто. Если знать формулы и уметь считать, проблем не будет. Чаще всего ошибки возникают при подстановке в формулу отрицательных коэффициентов. Здесь опять же поможет прием, описанный выше: смотрите на формулу буквально, расписывайте каждый шаг — и очень скоро избавитесь от ошибок.

      Неполные квадратные уравнения

      Бывает, что квадратное уравнение несколько отличается от того, что дано в определении. Например:

      1. x 2 + 9x = 0;
      2. x 2 − 16 = 0.

      Несложно заметить, что в этих уравнениях отсутствует одно из слагаемых. Такие квадратные уравнения решаются даже легче, чем стандартные: в них даже не потребуется считать дискриминант. Итак, введем новое понятие:

      Уравнение ax 2 + bx + c = 0 называется неполным квадратным уравнением, если b = 0 или c = 0, т.е. коэффициент при переменной x или свободный элемент равен нулю.

      Разумеется, возможен совсем тяжелый случай, когда оба этих коэффициента равны нулю: b = c = 0. В этом случае уравнение принимает вид ax 2 = 0. Очевидно, такое уравнение имеет единственный корень: x = 0.

      Рассмотрим остальные случаи. Пусть b = 0, тогда получим неполное квадратное уравнение вида ax 2 + c = 0. Немного преобразуем его:

      Поскольку арифметический квадратный корень существует только из неотрицательного числа, последнее равенство имеет смысл исключительно при (−c /a ) ≥ 0. Вывод:

      1. Если в неполном квадратном уравнении вида ax 2 + c = 0 выполнено неравенство (−c /a ) ≥ 0, корней будет два. Формула дана выше;
      2. Если же (−c /a )

      Как видите, дискриминант не потребовался — в неполных квадратных уравнениях вообще нет сложных вычислений. На самом деле даже необязательно помнить неравенство (−c /a ) ≥ 0. Достаточно выразить величину x 2 и посмотреть, что стоит с другой стороны от знака равенства. Если там положительное число — корней будет два. Если отрицательное — корней не будет вообще.

      Теперь разберемся с уравнениями вида ax 2 + bx = 0, в которых свободный элемент равен нулю. Тут все просто: корней всегда будет два. Достаточно разложить многочлен на множители:

      Вынесение общего множителя за скобку

      Произведение равно нулю, когда хотя бы один из множителей равен нулю. Отсюда находятся корни. В заключение разберем несколько таких уравнений:

      Задача. Решить квадратные уравнения:

      1. x 2 − 7x = 0;
      2. 5x 2 + 30 = 0;
      3. 4x 2 − 9 = 0.

      x 2 − 7x = 0 ⇒ x · (x − 7) = 0 ⇒ x 1 = 0; x 2 = −(−7)/1 = 7.

      5x 2 + 30 = 0 ⇒ 5x 2 = −30 ⇒ x 2 = −6. Корней нет, т.к. квадрат не может быть равен отрицательному числу.

      4x 2 − 9 = 0 ⇒ 4x 2 = 9 ⇒ x 2 = 9/4 ⇒ x 1 = 3/2 = 1,5; x 2 = −1,5.

      I. Линейные уравнения

      II. Квадратные уравнения

      ax 2 + bx + c = 0, a ≠ 0, иначе уравнение становится линейным

      Корни квадратного уравнения можно вычислять различными способами, например:

      Мы хорошо умеем решать квадратные уравнения. Многие уравнения более высоких степеней можно привести к квадратным.

      III. Уравнения, приводимые к квадратным.

      замена переменной: а) биквадратное уравнение ax 2n + bx n + c = 0, a ≠ 0, n ≥ 2

      2) симметрическое уравнение 3 степени – уравнение вида

      3) симметрическое уравнение 4 степени – уравнение вида

      ax 4 + bx 3 + cx 2 + bx + a = 0, a ≠ 0, коэффициенты a b c b a или

      ax 4 + bx 3 + cx 2 – bx + a = 0, a ≠ 0, коэффициенты a b c (–b) a

      Т.к. x = 0 не является корнем уравнения, то возможно деление обеих частей уравнения на x 2 , тогда получаем: .

      Произведя замену решаем квадратное уравнение a (t 2 – 2) + bt + c = 0

      Например, решим уравнение x 4 – 2x 3 – x 2 – 2x + 1 = 0, делим обе части на x 2 ,

      , после замены получаем уравнение t 2 – 2t – 3 = 0

      – уравнение не имеет корней.

      4) Уравнение вида (x – a )(x – b )(x – c )(x – d ) = Ax 2 , коэффициенты ab = cd

      Например, (x + 2 )(x +3 )(x + 8 )(x + 12 ) = 4x 2 . Перемножив 1–4 и 2–3 скобки, получим (x 2 + 14x + 24)(x 2 +11x + 24) = 4x 2 , разделим обе части уравнения на x 2 , получим:

      Имеем (t + 14)(t + 11) = 4.

      5) Однородное уравнение 2 степени – уравнение вида Р(х,у) = 0, где Р(х,у) – многочлен, каждое слагаемое которого имеет степень 2.

      Ответ: -2; -0,5; 0

      IV. Все приведенные уравнения узнаваемы и типичны, а как быть с уравнениями произвольного вида?

      Пусть дан многочлен P n (x ) = a n x n + a n-1 x n-1 + …+a 1 x + a 0 , где a n ≠ 0

      Рассмотрим метод понижения степени уравнения.

      Известно, что, если коэффициенты a являются целыми числами и a n = 1 , то целые корни уравнения P n (x ) = 0 находятся среди делителей свободного члена a 0 . Например, x 4 + 2x 3 – 2x 2 – 6x + 5 = 0, делителями числа 5 являются числа 5; –5; 1; –1. Тогда P 4 (1) = 0, т.е. x = 1 является корнем уравнения. Понизим степень уравнения P 4 (x ) = 0 с помощью деления “уголком” многочлена на множитель х –1, получаем

      P 4 (x ) = (x – 1)(x 3 + 3x 2 + x – 5).

      Аналогично, P 3 (1) = 0, тогда P 4 (x ) = (x – 1)(x – 1)(x 2 + 4x +5), т.е. уравнение P 4 (x) = 0 имеет корни x 1 = x 2 = 1. Покажем более короткое решение этого уравнения (с помощью схемы Горнера).

      12–2–65
      1131–50
      11450

      значит, x 1 = 1 значит, x 2 = 1.

      Итак, (x – 1) 2 (x 2 + 4x + 5) = 0

      Что мы делали? Понижали степень уравнения.

      V. Рассмотрим симметрические уравнения 3 и 5 степени.

      а) ax 3 + bx 2 + bx + a = 0, очевидно, x = –1 корень уравнения, далее понижаем степень уравнения до двух.

      б) ax 5 + bx 4 + cx 3 + cx 2 + bx + a = 0, очевидно, x = –1 корень уравнения, далее понижаем степень уравнения до двух.

      Например, покажем решение уравнения 2x 5 + 3x 4 – 5x 3 – 5x 2 + 3x + = 0

      23–5–532
      –121–6120
      123–3–20
      12520

      x = –1

      Получаем (x – 1) 2 (x + 1)(2x 2 + 5x + 2) = 0. Значит, корни уравнения: 1; 1; –1; –2; –0,5.

      VI. Приведем список различных уравнений для решения в классе и дома.

      Предлагаю читателю самому решить уравнения 1–7 и получить ответы…

      для решения математики. Быстро найти решение математического уравнения в режиме онлайн . Сайт www.сайт позволяет решить уравнение почти любого заданного алгебраического , тригонометрического или трансцендентного уравнения онлайн . При изучении практически любого раздела математики на разных этапах приходится решать уравнения онлайн . Чтобы получить ответ сразу, а главное точный ответ, необходим ресурс, позволяющий это сделать. Благодаря сайту www.сайт решение уравнений онлайн займет несколько минут. Основное преимущество www.сайт при решении математических уравнений онлайн — это скорость и точность выдаваемого ответа. Сайт способен решать любые алгебраические уравнения онлайн , тригонометрические уравнения онлайн , трансцендентные уравнения онлайн , а также уравнения с неизвестными параметрами в режиме онлайн . Уравнения служат мощным математическим аппаратом решения практических задач. C помощью математических уравнений можно выразить факты и соотношения, которые могут показаться на первый взгляд запутанными и сложными. Неизвестные величины уравнений можно найти, сформулировав задачу на математическом языке в виде уравнений и решить полученную задачу в режиме онлайн на сайте www.сайт. Любое алгебраическое уравнение , тригонометрическое уравнение или уравнения содержащие трансцендентные функции Вы легко решите онлайн и получите точный ответ. Изучая естественные науки, неизбежно сталкиваешься с необходимостью решения уравнений . При этом ответ должен быть точным и получить его необходимо сразу в режиме онлайн . Поэтому для решения математических уравнений онлайн мы рекомендуем сайт www.сайт, который станет вашим незаменимым калькулятором для решения алгебраических уравнений онлайн , тригонометрических уравнений онлайн , а также трансцендентных уравнений онлайн или уравнений с неизвестными параметрами. Для практических задач по нахождению корней различных математических уравнений ресурса www.. Решая уравнения онлайн самостоятельно, полезно проверить полученный ответ, используя онлайн решение уравнений на сайте www.сайт. Необходимо правильно записать уравнение и моментально получите онлайн решение , после чего останется только сравнить ответ с Вашим решением уравнения. Проверка ответа займет не более минуты, достаточно решить уравнение онлайн и сравнить ответы. Это поможет Вам избежать ошибок в решении и вовремя скорректировать ответ при решении уравнений онлайн будь то алгебраическое , тригонометрическое , трансцендентное или уравнение с неизвестными параметрами.

      Методы решения уравнений: замены, подстановки, примеры, тесты

      Тестирование онлайн

      Потерянные и посторонние корни

      К потере корней может привести сокращение обеих частей уравнения на общий множитель.

      Посторонние корни могут появится при умножении обеих частей уравнения на множитель, содержащий неизвестное.

      При возведении обеих частей уравнения в квадрат (или любую четную степень) могут появляться посторонние корни.

      Посторонние корни могут появляться при решении иррационального уравнения, поэтому лучше выполнять проверку.

      Метод замены переменной

      В ряде случаев решение уравнения можно упростить введением новой переменной (нового неизвестного).

      Например, уравнение вида

      где a, b, c — числа, называется биквадратным. Решается введением замены x2=t

      Метод замены используют не только при решении биквадратных уравнений.

      Сложные замены переменной

      Основная трудность решения задач методом подстановки заключается в том, что иногда трудно угадать вид самой подстановки и вид уравнений, где подстановку можно использовать.

      Очень сложные замены переменной

      Графический способ решения уравнений

      Графический способ решения уравнений f(x)=g(x) заключается в следующем: строят в одной системе координат графики двух функций y=f(x) и y=g(x) и находят абсциссы точек пересечения графиков. Абсциссы точек пересечения графиков и являются корнями уравнения.

      Преобразуем выражение a4+b4=(a+b)4:

      При решении уравнения f(x)=g(x) можно исследовать функции y=f(x) и y=g(x) на монотонность. Если одна из этих функций на промежутке монотонно убывает, а другая функция монотонно возрастает, то уравнение или имеет один корень, или вообще не имеет корней. Корень уравнения можно найти методом подбора или графическим методом.

      Если функция y=f(x) возрастает, а y=g(x) убывает на промежутке , и при этом f(a)>g(a), то корней нет.

      Примеры уравнений вида f(f(x))=x, где f(x) — некоторая функция:

      1. Любой корень уравнения f(x)=x является корнем уравнения f(f(x))=x;
      2. Если функция f(x) возрастает на некотором множестве и значения x и значения функции f(x) принадлежат этому множеству, то уравнения f(x)=x и f(f(x))=x равносильны на этом множестве.

      Для убывающей функции f(x) правило 2 применить нельзя.

      Суть метода состоит в замене переменной х тригонометрической функцией, например . Решение исходного уравнения сводится к решению тригонометрического уравнения. Но тригонометрическое уравнение обычно имеет бесконечное множество решений, а исходное — конечное.

      Неравенство Коши.

      Неравенство Бернулли.

      Равенство достигается при x=0 или n=1.

      Неравенство Коши-Буняковского.

      Равенство достигается в том и только в том случае, когда существует положительная константа a такая, что x1=ay1, x2=ay2,…,xn=ayn.

      Калькулятор уравнений четвертой степени | Калькулятор уравнений четвертой степени

      Калькулятор уравнений четвертой степени, также известный как калькулятор уравнений четвертой степени, позволяет вычислять корни уравнения четвертой степени. Эта страница включает в себя онлайн-калькулятор уравнений 4-й степени, который вы можете использовать со своего мобильного телефона, устройства, настольного компьютера или планшета, а также включает вспомогательное руководство и инструкции по использованию калькулятора.

      Результаты калькулятора по уравнениям Quartic
      x 1 : + i
      x 2 : + i
      x + i
      x 4 : + i

      Если вы нашли Калькулятор Quartic Equation Calculator полезным, было бы здорово, если бы вы любезно предоставили оценку для калькулятор и, если у вас есть время, поделитесь в своей любимой социальной сети netowrk.Это помогает нам сосредоточить наши ресурсы и поддерживать текущие калькуляторы, а также разрабатывать дополнительные математические калькуляторы для поддержки нашего глобального сообщества.

      [3 Голоса]

      Чем мне полезен этот калькулятор?

      Калькулятор уравнения четвертой степени Это математический онлайн-калькулятор, разработанный калькулятором для поддержки развития ваших математических знаний. Вы можете использовать его, чтобы проверять домашние задания и помогать при расчетах уравнений четвертой степени.Это особенно полезно, если вы плохо знакомы с уравнениями четвертой степени или вам нужно освежить свои математические знания, поскольку калькулятор уравнений четвертой степени точно вычислит вычисления, так что вы можете проверить свои собственные математические вычисления вручную.

      Как рассчитать корень четвертой степени?

      Вы можете вычислить корень четвертой степени вручную, используя уравнение четвертой степени, приведенное ниже, или вы можете использовать калькулятор уравнений четвертой степени и сэкономить время и нервы, связанные с вычислением математики вручную.Вы также можете использовать калькулятор, чтобы проверить свои собственные математические вычисления, сделанные вручную, чтобы убедиться, что ваши вычисления верны, и чтобы вы могли проверить любые ошибки в вычислениях уравнений четвертой степени.

      Формула уравнения четвертой степени:

      ax 4 + bx 3 + cx 2 + dx + e = 0
      p = sqrt (y1)
      q = sqrt (y3) 7
      r = — g / ( 8pq)
      s = b / (4a)
      x1 = p + q + r — s
      x2 = p — q — r — s
      x3 = -p + q — r — s
      x4 = -p — q + r — s

      Как вычислить корень четвертой степени с помощью калькулятора уравнений четвертой степени?

      Для тех, кто уже знает, как рассчитать уравнение четвертой степени и хочет сэкономить время или проверить свои результаты, вы можете использовать калькулятор уравнения четвертой степени, выполнив следующие шаги:

      1. Введите значение для ax 4
      2. Введите a значение для xb 3
      3. Введите значение для cx 2
      4. Введите значение для dx
      5. Введите значение для e
      6. Калькулятор уравнения 4-й степени вычислит корни введенного вами уравнения 4-й степени

      История уравнения 4-й степени

      Формула уравнения четвертой степени была впервые открыта Лодовико Феррари в 1540 году, хотя утверждалось, что в 1486 году испанский математик якобы сказал Томас де Торквемада, главный инквизитор испанской инквизиции, что «это было волей бога, чтобы такое решение было недоступно человеческому разумению», в результате чего математик был сожжен на костре.

      Несмотря на то, что Лодовико обнаружил решение квартики в 1540 году, оно не было опубликовано до 1545 года, поскольку решение также требовало решения кубики, которая была обнаружена и опубликована вместе с решением четвертой степени наставником Лодовико Джероламо Кардано в книге Ars Magna.

      Как эта формула применима в жизни?

      Уравнения четвертой степени на самом деле довольно распространены в вычислительной геометрии, они используются в таких областях, как компьютерная графика, оптика, дизайн и производство.Они также могут быть полезны для расчета соотношений.

      Например, при автоматизированном производстве концевых фрез, если они часто связаны с формой тора, требуется решение четвертой степени для расчета его положения относительно триангулированной поверхности.

      Математические калькуляторы

      Вам также могут пригодиться следующие математические калькуляторы.

      Калькулятор полиномиального дискриминанта — онлайн-вычислитель дельты Δ

      Поиск инструмента

      Дискриминант многочлена

      Инструмент для вычисления дискриминанта полинома. 2-4ac $$

      Знание значения дискриминанта позволяет легче решить уравнение с помощью формул (используя этот дискриминант ).2 = \ Delta $$

      $$ x_1 = \ frac {-b + \ delta} {2a} \\ x_2 = \ frac {-b — \ delta} {2a} $$

      Для уравнений более высоких степеней вычисления намного сложнее, но важно знать детерминанты.

      Задайте новый вопрос

      Исходный код

      dCode сохраняет за собой право собственности на исходный код онлайн-инструмента «Дискриминант полинома». За исключением явной лицензии с открытым исходным кодом (обозначенной CC / Creative Commons / бесплатно), любого алгоритма, апплета или фрагмента «Дискриминант полинома» (конвертер, решатель, шифрование / дешифрование, кодирование / декодирование, шифрование / дешифрование, переводчик) или любой другой Дискриминант полиномиальной функции (вычислить, преобразовать, решить, расшифровать / зашифровать, расшифровать / зашифровать, декодировать / закодировать, перевести), написанную на любом информационном языке (Python, Java, PHP, C #, Javascript, Matlab и т. Д.)), и никакая загрузка данных, скрипт, копипаст или доступ к API для «Дискриминанта полинома» не будут бесплатными, то же самое для автономного использования на ПК, планшете, iPhone или Android! dCode распространяется бесплатно и онлайн.

      Нужна помощь?

      Пожалуйста, посетите наше сообщество dCode Discord для получения помощи!
      NB: для зашифрованных сообщений проверьте наш автоматический идентификатор шифра!

      Вопросы / комментарии

      Сводка

      Похожие страницы

      Поддержка

      Форум / Справка

      Ключевые слова

      дискриминант, многочлен, дельта, корень, квадратичный, уравнение, калькулятор

      Ссылки


      Источник: https: // www.dcode.fr/polynomial-discriminant

      © 2021 dCode — Идеальный «инструментарий» для решения любых игр / загадок / геокэшинга / CTF.

      Решайте математические уравнения с помощью Math Assistant в OneNote

      Типы задач, поддерживаемые Math Assistant

      При использовании Math Assistant в OneNote вы заметите, что раскрывающийся список Выберите действие под уравнением изменяется в зависимости от выбранного уравнения.Вот некоторые из типов задач, которые поддерживаются в зависимости от уравнения, которое вы пытаетесь решить.

      Массивы

      Для списка действительных чисел поддерживаются все перечисленные ниже.

      Выражения

      Для любого выражения доступны следующие действия:

      • Оценить

      • Проверить

      • Развернуть (если применимо)

      • Коэффициент

        (если применимо)

      • График в 2D (доступен только при наличии переменной)

      • Дифференцировать (доступно только при наличии переменной)

      • Интегрировать (доступно только при наличии переменной)

      Уравнения и неравенства

      Для уравнений и неравенств доступны следующие действия:

      • Решите для {вашей переменной}

      • Обе стороны графика в 2D — Каждая из сторон равенства или неравенства изображена на графике как отдельная функция.

      • График в 2D — график решений уравнения или неравенства

      • Graph Inequality — отмечает область решения на графике

      Системы

      Важно иметь равное количество уравнений и переменных, чтобы обеспечить доступность правильных функций.Системы можно записать двумя способами:

      1. Один под другим, с большой скобкой перед ними или без нее

      2. В одну строку разделить запятой


      Производные и интегралы

      Производные могут быть записаны либо с d / dx перед функцией, либо со штрихом.

      Действия, доступные для производных и интегралов:

      Матрицы

      Матрицы можно записывать в квадратных или круглых скобках. Для матриц поддерживаются следующие действия:

      • Оценить

      • Вычислить определитель

      • Инвертировать матрицу

      • Вычислить трассировку

      • Матрица транспонирования

      • Размер матрицы

      • Уменьшить матрицу


      Матричные уравнения в настоящее время не поддерживаются.

      Построение графиков в полярных координатах

      Чтобы построить график функции в полярных координатах, необходимо выразить r как функцию от тета.

      Комплексный режим

      Примечание: Выберите Настройки , чтобы переключаться между действительными и комплексными числами.

      Для сложных выражений и чисел, содержащих мнимую единицу i, , доступны следующие действия.

      Узнать больше

      Создайте математический тест в Microsoft Forms

      Создайте практическую викторину по математике с помощью Math Assistant в OneNote

      Решайте математические уравнения с помощью Math Assistant в OneNote

      4.Корни полиномиального уравнения

      Вот три важные теоремы, касающиеся корней полиномиального уравнения:

      (a) Многочлен n -й степени можно разложить на линейные множители n .

      (b) Полиномиальное уравнение степени n имеет ровно n корней.

      (c) Если `(x — r)` представляет собой коэффициент полинома , то `x = r` представляет собой корень соответствующего полиномиального уравнения.

      Давайте рассмотрим несколько примеров, чтобы понять, что это означает.

      Пример 1

      Кубический многочлен f ( x ) = 4 x 3 -3 x 2 -25 x -6 имеет степень `3` (так как максимальная степень x — это «3»).

      Мы обсуждали этот пример в разделе 3. Как разложить многочлены на множители и нашли, что множители будут следующими:

      4 x 3 — 3 x 2 -25 x — 6 = ( x — 3) (4 x + 1) ( x + 2)

      Напомним, что многочлен 3-й степени имеет 3 корня.

      Соответствующее полиномиальное уравнение формируется путем установки полинома равным нулю:

      f ( x ) = 4 x 3 — 3 x 2 -25 x — 6 = 0

      В факторизованной форме это:

      `(x — 3) (4x + 1) (x + 2) = 0`

      Из выражений в скобках и использования третьей теоремы сверху видно, что существует 3 корня: `x = 3`,` x = -1 / 4` и `x = −2`.

      В этом примере все 3 корня нашего полиномиального уравнения степени 3 действительны.

      Поскольку `(x — 3)` является множителем, то `x = 3` является корнем.

      Поскольку `(4x + 1)` является множителем, то `x = -1 / 4` является корнем.

      Поскольку `(x + 2)` является множителем, то `x = −2` является корнем.

      Вот график нашего полинома, показывающий x -перехватывания , которые являются корнями:

      График f ( x ) = 4 x 3 — 3 x 2 — 25 x — 6

      Пример 2

      Уравнение x 5 — 4 x 4 7 x 3 + 14 x 2 — 44 x + 120 = 0 можно разложить на множители (с использованием Wolfram | Alpha) и записывается как

      ( x — 2) ( x — 5) ( x + 3) ( x 2 + 4) = 0

      Мы видим, что имеется 3 действительных корней `x = 2, 5, -3,` и 2 комплексных корней `x = ± 2j`, (где` j = sqrt (-1) `).

      Итак, у нашего уравнения 5-й степени всего 5 корней, как и ожидалось.

      На графике мы видим только три настоящих корня:

      График y = x 5 — 4 x 4 7 x 3 + 14 x 2 — 44 x + 120

      [Вам нужна доработка комплексных чисел? Перейти к комплексным числам.]

      Пример 3

      В предыдущем разделе 2.2− 5x — 6 = 0`.

      Чтобы проверить это, подставьте в полином `x = -1`. Если это корень, то при подстановке вы должны получить значение «0».

      Другой способ увидеть, что происходит, — это построить график полинома.

      График y = x 3 + 2 x 2 — 5 x — 6

      График показывает нам два других корня, −3 и 2.

      Пример 4

      Следующее полиномиальное уравнение было бы довольно сложно решить с помощью теорем об остатке и множителях.Решим с помощью Wolfram | Alpha:

      x 4 + 0,4 x 3 — 6,49 x 2 + 7,244 x — 2,112 = 0

      Ответ

      Wolfram | Результат Alpha:

      Решить: x 4 + 0,4 x 3 — 6,49 x 2 + 7,244 x — 2,112 = 0,

      Решение: {`x = -3.2`}, {` x = 1.2`}, {`x = 0.5`}, {`x = 1.1`}

      Вот график:

      График y = x 4 + 0,4 x 3 — 6,49 x 2 + 7,244 x — 2,112

      Трудно увидеть три положительных корня. Вот эта часть снова, увеличенная для более четкого обзора:

      График y = x 4 + 0,4 x 3 — 6,49 x 2 + 7.244 х — 2,112

      Примечание: Полиномиальные уравнения не всегда имеют «хорошие» решения! (Под «хорошими решениями» я подразумеваю решения, которые являются целыми числами или простыми дробями.) Вот почему я считаю, что теоремы об остатках и факторах следует рассматривать как исторический подход, потому что вы можете использовать их только в том случае, если хотя бы некоторые из решений являются целыми числами. или простые дроби.

      Если вы используете систему компьютерной алгебры (например, Wolfram | Alpha для решения этих проблем, вы можете сделать это за секунды и перейти к чему-то более значимому, например к приложениям.

      Пример 5

      Решите следующее полиномиальное уравнение с помощью системы компьютерной алгебры:

      3 x 3 x 2 x + 4 = 0.

      Ответ

      3 x 3 x 2 x + 4, Решение: {`x = -1,0914`,` x≈0,71237 — 0,84509 i`, `x≈0,71237 + 0,84509 i` }

      Мы видим, что есть одно реальное решение и 2 комплексных решения.

      Проверив это графически, имеем:

      График y = 3 x 3 x 2 x + 4

      Мы видим, что существует только один (реальный) корень, близкий к `x = -1`, как и ожидалось.

      Использование системы компьютерной алгебры для поиска корней

      Мы использовали технологии, чтобы найти большинство вышеперечисленных корней. Это лучше, чем пытаться угадывать решения и затем делить многочлены. Используя компьютер, мы можем быстро найти корни либо графически, либо с помощью встроенного средства поиска корней, если оно доступно.

      Используя график, мы можем легко найти корни полиномиальных уравнений, у которых нет «хороших» корней, например, следующее:

      x 5 + 8,5 x 4 + 10 x 3 — 37,5 x 2 — 36 x + 54 = 0.

      Корни уравнения — это просто перехваты x (т.е. где функция имеет значение «0»). Вот график функции:

      График y = x 5 + 8.5 x 4 + 10 x 3 — 37,5 x 2 — 36 x + 54.

      Мы можем видеть решения: `x = -6`,` x = -3`, `x = -2`,` x = 1` и `x = 1.5`. (Увеличение масштаба близко к этим корням на графике подтверждает эти значения.)

      Сложные корни

      Относительно комплексных корней применима следующая теорема:

      Если коэффициенты уравнения `f (x) = 0` действительны и` a + bj` является комплексным корнем, то сопряженное ему `a — bj` также является корнем.

      Подробнее о комплексных числах см .: Комплексные числа

      Пример 6

      В примере (2) выше у нас было 3 действительных корня и 2 комплексных корня. Эти сложные корни образуют комплексно-сопряженную пару,

      x = 0-2 j и x = 0 + 2 j

      Пример 7

      Коэффициенты полинома x 3 + 7 x 2 + 17 x + 15 находятся с использованием системы компьютерной алгебры следующим образом:

      x 3 + 7 x 2 + 17 x + 15 = ( x + 3) ( x + 2- j ) ( x + 2 + j )

      Итак, корни

      `x = −3`

      `x = −2 + j` и

      `x = −2 — j`

      Имеется один действительный корень, а оставшиеся 2 корня образуют комплексно сопряженную пару.

      Калькуляторы алгебры

      Уровень образования Средняя школа, Высшая школа и колледж
      Цель программы Предлагайте пошаговые решения ваших проблем с помощью онлайн-калькуляторов (онлайн-решателей)
      Источник проблемы Ваш учебник и т. Д.

      1.2) -8 (x + 1 / x) + 14 = 0`
      9. Решите линейное уравнение с двумя переменными с помощью (например, решите `7y + 2x-11 = 0` и` 3x-y-5 = 0`, используя метод подстановки)
      1. Метод замещения
      2. Метод исключения
      3. Метод перекрестного умножения
      4. Метод сложения-вычитания
      5. Метод обратной матрицы
      6. Метод правила Крамера
      7. Графический метод
      10. Решите линейное уравнение с любым количеством переменных (одновременные уравнения) с помощью
      1. Метод обратной матрицы
      2. Метод правила Крамера
      3. Метод исключения Гаусса-Жордана.
      4. Метод обратной замены методом исключения Гаусса
      5. Метод Гаусса Зейделя.
      6. Метод Гаусса Якоби.
      7. Метод исключения
      8. Метод разложения LU / метод Краута.
      9. Метод разложения Холецкого.
      10. Метод SOR (последовательная избыточная релаксация).
      11.2 = 29` и `xy + yz + zx = -14`, затем найдите` x + y + z`


      13. Обозначение интервалов и обозначение построителя наборов например. (1) `3 14. Теория множеств например. `A = {x 1. Union например. `A uu (B uu C) = (A uu B) uu C`
      2. Перекресток например. `A nn (B uu C) = (A nn B) uu (A nn C)`
      3. Дополнение например. `(A uu B) ‘= A’ nn B »
      4. Силовой набор (правильный набор) например. `P (A)`
      5. Разница например. (1) `A-B`, (2)` A- (B uu C) = (A-B) nn (A-C) `
      6. Симметричная разность например. (1) `A Delta B`, (2)` B Delta C`, (3) `A Delta C`
      7. Перекрестное произведение например. `A xx B`
      8. Докажите, что любые два выражения равны или нет например. `A- (B uu C) = (A-B) nn (A-C)`
      9. Мощность набора например. `п (А)`
      10. Принадлежит к набору например. `2inB`?
      11. — подмножество набора например. `AsubB`?
      12. — это два набора Равно или нет например. `A = B`?
      15. Функции
      1.х`. Найдите `f (2) -f (0)`
      4. Проверка, инвертируют ли две функции друг друга например. 1. `f (x) = x + 3, g (x) = x-3`, 2.` f (x) = 4x-3, g (x) = (x + 3) / 4`, 3. `f (x) = x / (x-1), g (x) = (2x) / (2x-1)`
      16. Функции
      1. Область функции
      2. Диапазон функции
      3. Обратная функция
      4. Свойства функции
      5. Вершина функции
      6. Симметрия функции
      7.2) / (ab + bc + ca) `
      2. Если `a: b = 2: 3, b: c = 4: 5`, то найдите` a: b: c`
      3. Если `a / b = c / d = e / f`, то докажите, что` (2a + 3c-4e) / (2b + 3d-4f) = (5a-4c + 3e) / (5b- 4d + 3f) `
      4. Если `x / (y + z) = y / (z + x) = z / (x + y)`, тогда докажите, что значение каждого отношения равно «1/2» или «-1».
      5. Среднее геометрическое
      6. Соотношения (двойные, тройные) и пропорциональные (среднее, третье, четвертое)
      6,1 Коэффициент дублирования
      6,2 Соотношение в трех экземплярах
      6.2-х-2) `
      20. Логарифмические уравнения например. `журнал (20) + журнал (30) -1 / 2log (36)`
      21. Простой процент
      22. Сложные проценты
      23. Процент
      24. Арифметическая прогрессия
      25. Геометрическая прогрессия
      26. Многочлен
      1. Многочлен в порядке возрастания
      2. Полином в порядке убывания
      3. Степень полинома
      4. Главный член многочлена
      5. Старший коэффициент многочлена
      6. Определить, является ли выражение полиномом или нет
      7. Нули полинома

      Решатель: Калькулятор квадратного уравнения


      Чтобы найти корни (нули) функции второй степени, начните с преобразования этой функции в каноническую форму (максимально упрощая) и приравняв ее к нулю. После этого шага у вас будет уравнение второй степени, в котором второй член равен нулю.2 + bx + c = 0`. В то время как в неполном `b` или` c` отсутствует или оба. Затем введите коэффициенты членов уравнения в соответствующие поля калькулятора. Таким образом, вы можете не только узнать нули, но и шаг за шагом просмотреть разрешение. Если это полное уравнение, используется общая формула полных уравнений второй степени. Если он неполный, первым шагом в решении этого типа уравнений является построение общего множителя, поскольку в обоих членах повторяется «x».Наконец, у нас есть два фактора, результат которых равен нулю, поэтому один из двух должен быть 0.

      ×

      ПРИМЕЧАНИЕ

      Если вы хотите выполнить вычисления, в которых коэффициент является дробью, вы должны ввести число в десятичной форме. Например, вместо «1/4» вы должны ввести «0,25».


      Решите (полное) квадратное уравнение

      Пошаговое разрешение (полного) квадратного уравнения

      Решите неполное уравнение второй степени (независимый член отсутствует)

      Пошаговое разрешение (неполного) квадратного уравнения

      Решите неполное уравнение второй степени (член первой степени отсутствует)

      Пошаговое разрешение (неполного) квадратного уравнения

      Любое квадратное уравнение может иметь: 2 решения , если дискриминант (число внутри корня) больше нуля; одно решение , если дискриминант равен нулю; нет решения , если дискриминант отрицательный.Если мы работаем во вселенной комплексных чисел, то уравнение второй степени всегда имеет хотя бы одно решение.

      4.9: Метод Ньютона — Математика LibreTexts

      Во многих областях чистой и прикладной математики мы заинтересованы в поиске решений уравнения вида \ (f (x) = 0. \) Однако для большинства функций это трудно — если не невозможно — вычислить их нули в явном виде. В этом разделе мы рассмотрим метод, который обеспечивает очень эффективный способ аппроксимации нулей функций .3−2x − 7. \ Nonumber \]

      Не существует формулы, позволяющей найти решения \ (f (x) = 0. \) Аналогичные трудности существуют для неполиномиальных функций. Например, рассмотрим задачу поиска решений \ (tan (x) −x = 0. \) Для решений этого уравнения не существует простой формулы. В таких случаях мы можем использовать метод Ньютона для аппроксимации корней.

      Метод Ньютона использует следующую идею для аппроксимации решений \ (f (x) = 0. \) Нарисовав график \ (f \), мы можем оценить корень \ (f (x) = 0 \).Назовем эту оценку \ (x_0 \). Затем мы проводим касательную к \ (f \) в точке \ (x_0 \). Если \ (f ′ (x_0) ≠ 0 \), эта касательная линия пересекает \ (x \) — ось в некоторой точке \ ((x_1,0) \). Теперь пусть \ (x_1 \) будет следующим приближением к действительному корню. Обычно \ (x_1 \) ближе, чем \ (x_0 \) к фактическому корню. Затем мы проводим касательную к \ (f \) в точке \ (x_1 \). Если \ (f ′ (x_1) ≠ 0 \), эта касательная линия также пересекает ось \ (x \), производя другое приближение, \ (x_2 \). Продолжаем таким же образом, выводя список приближений: \ (x_0, \, x_1, \, x_2, \,….* \). Приближения получаются путем рассмотрения касательных линий к графику \ (f \).

      Теперь давайте посмотрим, как вычислить приближения \ (x_0, \, x_1, \, x_2, \,…. \) Если \ (x_0 \) — наше первое приближение, приближение \ (x_1 \) определяется, позволяя \ ((x_1,0) \) будет \ (x \) — точкой пересечения касательной к \ (f \) в точке \ (x_0 \). Уравнение этой касательной задается формулой

      .

      \ [y = f (x_0) + f ′ (x_0) (x − x_0). 3−3x + 1.2−3 \). Используя уравнение \ ref {Newton} с \ (n = 1 \) (и калькулятор, отображающий \ (10 ​​\) цифры), мы получаем

      \ [x_1 = x_0− \ frac {f (x_0)} {f ‘(x_0)} = 2− \ frac {f (2)} {f’ (2)} = 2− \ frac {3} {9 } ≈1.666666667. \ Nonumber \]

      Чтобы найти следующее приближение, \ (x_2 \), мы используем уравнение с \ (n = 2 \) и значением \ (x_1 \), хранящимся в калькуляторе. Находим, что

      \ [x_2 = x_1- \ frac {f (x_1)} {f ‘(x_1)} ≈1,548611111. \ Nonumber \]

      Продолжая таким образом, получаем следующие результаты:

      • \ (x_1≈1.3−3x + 1 \) на интервале \ ([0,1] \) путем вычисления \ (x_1 \) и \ (x_2 \).

        Подсказка

        Используйте уравнение \ ref {Newton}.

        Ответ

        \ (x_1≈0,33333333 \)
        \ (x_2≈0,347222222 \)

        Метод Ньютона также можно использовать для аппроксимации квадратных корней. Здесь мы покажем, как аппроксимировать \ (\ sqrt {2} \). Этот метод можно изменить, чтобы вычислить квадратный корень из любого положительного числа.2_ {n − 1} −2} {2x_ {n − 1}} \\ [4pt]
        & = \ frac {1} {2} x_ {n − 1} + \ frac {1} {x_ {n− 1}} \\ [4pt]
        & = \ frac {1} {2} \ left (x_ {n − 1} + \ frac {2} {x_ {n − 1}} \ right). \ End {align *} \]

        Следовательно,

        \ (x_1 = \ frac {1} {2} \ left (x_0 + \ frac {2} {x_0} \ right) = \ frac {1} {2} \ left (2+ \ frac {2} {2} \ справа) = 1,5 \)

        \ (x_2 = \ frac {1} {2} \ left (x_1 + \ frac {2} {x_1} \ right) = \ frac {1} {2} \ left (1.5+ \ frac {2} {1.5} \ справа) ≈1.416666667. \)

        Продолжая таким образом, находим, что

        \ (x_1 = 1,5 \)

        \ (x_2≈1.2−3 \), уравнение \ ref {Newton} сводится к \ (x_n = \ frac {x_ {n − 1}} {2} + \ frac {3} {2x_ {n − 1}}} \).

        Ответ

        \ (x_1 = 2 \)
        \ (x_2 = 1,75 \)

        При использовании метода Ньютона каждое приближение после первоначального предположения определяется в терминах предыдущего приближения с использованием той же формулы. В частности, определяя функцию \ (F (x) = x− \ left [\ frac {f (x)} {f ′ (x)} \ right] \), мы можем переписать уравнение \ ref {Newton} как \ (x_n = F (x_ {n − 1}) \).Этот тип процесса, где каждый \ (x_n \) определяется в терминах \ (x_ {n − 1} \) путем повторения одной и той же функции, является примером итеративного процесса. Вскоре мы рассмотрим другие итерационные процессы. Во-первых, давайте рассмотрим причины, по которым метод Ньютона не смог найти корень.

        Неудачи метода Ньютона

        Обычно метод Ньютона используется для довольно быстрого поиска корней. Однако что-то может пойти не так. Вот некоторые причины, по которым метод Ньютона может потерпеть неудачу:

        1. В одном из приближений \ (x_n \) производная \ (f ′ \) равна нулю в \ (x_n \), но \ (f (x_n) ≠ 0 \).В результате касательная к \ (f \) в точке \ (x_n \) не пересекает ось \ (x \). Следовательно, мы не можем продолжать итерационный процесс.
        2. Аппроксимации \ (x_0, \, x_1, \, x_2, \,… \) могут приближаться к другому корню. 3−2x + 2 \).2−2 \). Следовательно,

          \ [x_1 = x_0− \ frac {f (x_0)} {f ′ (x_0)} = 0− \ frac {f (0)} {f ′ (0)} = — \ frac {2} {- 2 } = 1. \ nonumber \]

          На следующем этапе

          \ [x_2 = x_1− \ frac {f (x_1)} {f ‘(x_1)} = 1− \ frac {f (1)} {f ′ (1)} = 1− \ frac {1} {1 } = 0. \ nonumber \]

          Следовательно, числа \ (x_0, \, x_1, \, x_2, \,… \) продолжают метаться взад и вперед между \ (0 \) и \ (1 \) и никогда не приближаются к корню \ ( f \), который находится на интервале \ ([- 2, −1] \) (рисунок \ (\ PageIndex {5} \)). К счастью, если мы выберем начальное приближение \ (x_0 \) ближе к фактическому корню, мы сможем избежать этой ситуации.3−2x + 2, \) пусть \ (x_0 = −1,5 \) и найдем \ (x_1 \) и \ (x_2 \).

          Подсказка

          Используйте уравнение \ ref {Newton}.

          Ответ

          \ (x_1≈ − 1,842105263 \)
          \ (x_2≈ − 1,772826920 \)

          Из примера \ (\ PageIndex {3} \) мы видим, что метод Ньютона не всегда работает. Однако, когда это действительно работает, последовательность приближений очень быстро приближается к корню.Обсуждения того, как быстро последовательность приближений приближается к корню, найденному с помощью метода Ньютона, включены в тексты по численному анализу.

          Другие итерационные процессы

          Как упоминалось ранее, метод Ньютона — это разновидность итеративного процесса. Теперь рассмотрим пример итеративного процесса другого типа.

          Рассмотрим функцию \ (F \) и начальное число \ (x_0 \). Определим последующие числа \ (x_n \) по формуле \ (x_n = F (x_ {n − 1}) \). Этот процесс представляет собой итеративный процесс, который создает список чисел \ (x_0, \, x_1, \, x_2, \,…, \, x_n, \,….* \) по мере увеличения \ (n \), а может и нет. В примере \ (\ PageIndex {4} \) мы видим пример функции \ (F \) и начального предположения \ (x_0 \), так что результирующий список чисел приближается к конечному значению.

          Пример \ (\ PageIndex {4} \): поиск предела для итеративного процесса

          Пусть \ (F (x) = \ frac {1} {2} x + 4 \) и пусть \ (x_0 = 0 \). Для всех \ (n≥1 \) пусть \ (x_n = F (x_ {n − 1}) \). Найдите значения \ (x_1, \, x_2, \, x_3, \, x_4, \, x_5 \). Сделайте предположение о том, что происходит с этим списком чисел \ (x_1, \, x_2, \, x_3, \,…, \, x_n, \,… \) при \ (n → ∞ \).* \) называется неподвижной точкой \ (F \).

          Раствор

          Если \ (x_0 = 0 \), то

          • \ (x_1 = \ frac {1} {2} (0) + 4 = 4 \)
          • \ (x_2 = \ frac {1} {2} (4) + 4 = 6 \)
          • \ (x_3 = \ frac {1} {2} (6) + 4 = 7 \)
          • \ (x_4 = \ frac {1} {2} (7) + 4 = 7,5 \)
          • \ (x_5 = \ frac {1} {2} (7,5) + 4 = 7,75 \)
          • \ (x_6 = \ frac {1} {2} (7,75) + 4 = 7,875 \)
          • \ (x_7 = \ frac {1} {2} (7,875) + 4 = 7,9375 \)
          • \ (x_8 = \ frac {1} {2} (7,9375) + 4 = 7,96875 \)
          • \ (x _9 = \ frac {1} {2} (7.96875) + 4 = 7,984375. \)

          Из этого списка мы предполагаем, что значения \ (x_n \) приближаются к \ (8 \).

          Рисунок \ (\ PageIndex {6} \) предоставляет графический аргумент, что значения приближаются к \ (8 \) при \ (n → ∞ \). Начиная с точки \ ((x_0, x_0) \), проводим вертикальную линию до точки \ ((x_0, F (x_0)) \). Следующее число в нашем списке — \ (x_1 = F (x_0) \). Мы используем \ (x_1 \) для вычисления \ (x_2 \). Поэтому мы проводим горизонтальную линию, соединяющую \ ((x_0, x_1) \) с точкой \ ((x_1, x_1) \) на прямой \ (y = x \), а затем проводим вертикальную линию, соединяющую \ (( x_1, x_1) \) в точку \ ((x_1, F (x_1)) \).Выход \ (F (x_1) \) становится \ (x_2 \). Продолжая таким образом, мы могли бы создать бесконечное количество отрезков линии. Эти отрезки находятся между линиями \ (F (x) = \ frac {x} {2} +4 \) и \ (y = x \). Сегменты линии приближаются к точке пересечения этих двух линий, что происходит, когда \ (x = F (x) \). Решая уравнение \ (x = \ frac {x} {2} +4, \), мы заключаем, что они пересекаются в точке \ (x = 8 \). Следовательно, наше графическое свидетельство согласуется с нашим числовым свидетельством того, что список чисел \ (x_0, \, x_1, \, x_2, \,… \) приближается к \ (x * = 8 \) при \ (n → ∞ \).

          Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Этот итерационный процесс приближается к значению \ (x * = 8. \)

          Упражнение \ (\ PageIndex {4} \)

          Рассмотрим функцию \ (F (x) = \ frac {1} {3} x + 6 \). Пусть \ (x_0 = 0 \) и \ (x_n = F (x_ {n − 1}) \) для \ (n≥2 \). Найдите \ (x_1, \, x_2, \, x_3, \, x_4, \, x_5 \). Сделайте предположение о том, что происходит со списком чисел \ (x_1, \, x_2, \, x_3, \,… \, x_n, \,… \) при \ (n → ∞. \)

          Подсказка

          Рассмотрим точку пересечения прямых \ (y = x \) и \ (y = F (x) \).* = 9 \)

          Итерационные процессы и хаос

          Итерационные процессы могут давать очень интересное поведение. В этом разделе мы видели несколько примеров итерационных процессов, которые сходятся к фиксированной точке. Мы также видели в примере \ (\ PageIndex {4} \), что итерационный процесс колеблется между двумя значениями. Мы называем такое поведение двухцикловым. Итерационные процессы могут сходиться в циклы с различной периодичностью, например, 2 цикла, 4 цикла (где итерационный процесс повторяет последовательность из четырех значений), 8 циклов и так далее.

          Некоторые итерационные процессы приводят к тому, что математики называют хаосом. В этом случае итерационный процесс перескакивает от значения к значению, казалось бы, случайным образом и никогда не сходится или не превращается в цикл. Хотя полное исследование chaos выходит за рамки этого текста, в этом проекте мы рассмотрим одно из ключевых свойств хаотического итеративного процесса: чувствительную зависимость от начальных условий. Это свойство относится к концепции, согласно которой небольшие изменения начальных условий могут привести к совершенно иному поведению в итеративном процессе.

          Вероятно, самым известным примером хаоса является множество Мандельброта (см. Рисунок), названное в честь Бенуа Мандельброта (1924–2010), который исследовал его свойства и помог популяризировать область теории хаоса. Набор Мандельброта обычно создается с помощью компьютера и демонстрирует увлекательные детали увеличения, включая самовоспроизведение набора. Несколько цветных версий набора были показаны в музеях, их можно найти в Интернете и в популярных книгах по этой теме.

          Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Набор Мандельброта — хорошо известный пример набора точек, порожденных итеративным хаотическим поведением относительно простой функции.

          В этом проекте мы используем логистическую карту

          \ [f (x) = rx (1 − x) \]

          , где \ (x∈ [0,1] \) и \ (r> 0 \)

          как функция в нашем итеративном процессе. Логистическая карта — это обманчиво простая функция; но, в зависимости от значения \ (r \), результирующий итерационный процесс демонстрирует очень интересное поведение. Это может привести к фиксированным точкам, циклам и даже хаосу.

          Для визуализации долгосрочного поведения итеративного процесса, связанного с логистической картой, мы будем использовать инструмент, называемый диаграммой паутины.Как мы делали с итерационным процессом, который мы рассмотрели ранее в этом разделе, мы сначала рисуем вертикальную линию от точки \ ((x_0,0) \) до точки \ ((x_0, f (x_0)) = (x_0, x_1 ) \). Затем мы проводим горизонтальную линию от этой точки до точки \ ((x_1, x_1), \), затем проводим вертикальную линию до \ ((x_1, f (x_1)) = (x_1, x_2) \) и продолжаем процесс до тех пор, пока не станет очевидным долгосрочное поведение системы. На рисунке показано долгосрочное поведение логистической карты при \ (r = 3,55 \) и \ (x_0 = 0,2 \). (Первые \ (100 \) итераций не отображаются.) Долгосрочное поведение этого итерационного процесса представляет собой \ (8 \) — цикл.

          Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): здесь представлена ​​паутинная диаграмма для \ (f (x) = 3.55x (1 − x) \). Последовательность значений дает 8-цикл.
          1. Пусть \ (r = 0,5 \) и выберите \ (x_0 = 0,2 \). Либо вручную, либо с помощью компьютера вычислите первые значения \ (10 ​​\) в последовательности. Кажется, что последовательность сходится? Если да, то в какую ценность? Это приводит к циклу? Если да, то какой цикл (например, \ (2 \) — цикл, \ (4 \) — цикл.)?
          2. Что происходит, когда \ (r = 2 \)?
          3. Для \ (r = 3,2 \) и \ (r = 3,5 \) вычислить первые значения последовательности \ (100 \).

      Формулы геометрия вектора: Формулы векторов

      Векторы в пространстве и метод координат

      Существует два способа решения задач по стереометрии

      Первый — классический — требует отличного знания аксиом и теорем стереометрии, логики, умения построить чертеж и свести объемную задачу к планиметрической. Способ хорош тем, что развивает мозги и пространственное воображение.

      Другой метод — применение векторов и координат. Это простые формулы, алгоритмы и правила. Он очень удобен, особенно когда времени до экзамена мало, а решить задачу хочется.

      Если вы освоили векторы на плоскости и действия с ними — то и с векторами в пространстве разберетесь. Многие понятия окажутся знакомыми.

      Система координат в пространстве

      Выберем начало координат. Проведем три взаимно перпендикулярные оси X, Y и Z. Зададим удобный масштаб.

      Получилась система координат в трехмерном пространстве. Теперь каждая его точка характеризуется тремя числами — координатами по X, Y и Z. Например, запись M(−1; 3; 2) означает, что координата точки M по X (абсцисса) равна −1, координата по Y (ордината) равна 3, а координата по Z (аппликата) равна 2.

      Векторы в пространстве определяются так же, как и на плоскости. Это направленные отрезки, имеющие начало и конец. Только в пространстве вектор задается тремя координатами x, y и z:

      Как найти координаты вектора? Как и на плоскости — из координаты конца вычитаем координату начала.


      Длина вектора в пространстве – это расстояние между точками A и B. Находится как корень квадратный из суммы квадратов координат вектора.

      Пусть точка M – середина отрезка AB. Ее координаты находятся по формуле:

      Для сложения векторов применяем уже знакомые правило треугольника и правило параллелограмма

      Сумма векторов, их разность, произведение вектора на число и скалярное произведение векторов определяются так же, как и на плоскости. Только координат не две, а три. Возьмем векторы и .

      Сумма векторов:

      Разность векторов:

      Произведение вектора на число:

      Скалярное произведение векторов:

      Косинус угла между векторами:

      Последняя формула удобна для нахождения угла между прямыми в пространстве. Особенно если эти прямые – скрещиваются. Напомним, что так называются прямые, которые не параллельны и не пересекаются. Они лежат в параллельных плоскостях.

      1. В кубе ABCDA1B1C1D1 точки E и K — середины ребер соответственно A1B1 и B1C1. Найдите косинус угла между прямыми AE и BK.

      Если вам достался куб — значит, повезло. Он отлично вписывается в прямоугольную систему координат. Строим чертеж:

      Длина ребра куба не дана. Какой бы она ни была, угол между AE и BK от нее не зависит. Поэтому возьмем единичный куб, все ребра которого равны 1.

      Прямые AE и BK — скрещиваются. Найдем угол между векторами и . Для этого нужны их координаты.

      Запишем координаты векторов:

      и найдем косинус угла между векторами и :

      2. В правильной четырехугольной пирамиде SABCD, все ребра которой равны 1, точки E, K — середины ребер SB и SC соответственно. Найдите косинус угла между прямыми AE и BK.

      Лучше всего выбрать начало координат в центре основания пирамиды, а оси X и Y сделать параллельными сторонам основания.

      Координаты точек A, B и C найти легко:

      Из прямоугольного треугольника AOS найдем

      Координаты вершины пирамиды:

      Точка E — середина SB, а K — середина SC. Воспользуемся формулой для координат середины отрезка и найдем координаты точек E и K.

      Найдем координаты векторов и

      и угол между ними:

      Покажем теперь, как вписать систему координат в треугольную призму:

      3. В правильной треугольной призме ABCA1B1C1, все ребра которой равны 1, точка D — середина ребра A1B1. Найдите косинус угла между прямыми AD и BC1

      Пусть точка A — начало координат. Возьмем ось X параллельно стороне BC, а ось Y перпендикулярно ей. Другими словами, на оси Y будет лежать отрезок AH, являющийся высотой треугольника ABC. Нарисуем отдельно нижнее основание призмы.

      Запишем координаты точек:

      Точка D — середина A1B1. Значит, пользуемся формулами для координат середины
      отрезка.

      Найдем координаты векторов и , а затем угол между ними:

      Смотрите, как легко с помощью векторов и координат найти угол между прямыми. А если требуется найти угол между плоскостями или между прямой и плоскостью? Для решения подобных задач нам понадобится уравнение плоскости в пространстве.

      Плоскость в пространстве задается уравнением:

      Здесь числа A, B и C — координаты вектора, перпендикулярного этой плоскости. Его называют нормалью к плоскости.

      Вместо x, y и z можно подставить в уравнение координаты любой точки, принадлежащей данной плоскости. Получится верное равенство.

      Плоскость в пространстве можно провести через любые три точки, не лежащие на одной прямой. Поэтому для того, чтобы написать уравнение плоскости, берем координаты трех принадлежащих ей точек. Подставляем их по очереди в уравнение плоскости. Решаем полученную систему.

      Покажем, как это делается.

      Напишем уравнение плоскости, проходящей через точки M (1; 0; 1), N (2; −2; 0) и K (4; 1; 2).

      Уравнение плоскости выглядит так:

      Подставим в него по очереди координаты точек M, N и K.

      Для точки M:

      То есть A + C + D = 0.

      Для точки N:

      Аналогично для точки K:

      Получили систему из трех уравнений:

      В ней четыре неизвестных: A, B, C и D. Поэтому одну из них мы выберем сами, а другие выразим через нее. Правило простое — вместо одной из переменных можно взять любое число, не равное нулю.

      Пусть, например, D = −2. Тогда:

      Выразим C и B через A и подставим в третье уравнение:

      Решив систему, получим:

      Уравнение плоскости MNK имеет вид:

      Умножим обе части уравнения на −3. Тогда коэффициенты станут целыми:

      Вектор — это нормаль к плоскости MNK.

      Уравнение плоскости, проходящей через заданную точку имеет вид:

      Угол между плоскостями равен углу между нормалями к этим плоскостям:

      Не правда ли, знакомая формула? Скалярное произведение нормалей поделили на произведение их длин.

      Заметим, что при пересечении двух плоскостей вообще-то образуется четыре угла.

      Мы берем меньший из них. Поэтому в формуле стоит модуль скалярного произведения — чтобы косинус угла был неотрицателен.

      4. В кубе ABCDA1B1C1D1 точки E и F — середины ребер соответственно A1B1 и A1D1. Найдите тангенс угла между плоскостями AEF и BDD1.

      Строим чертеж. Видно, что плоскости AEF и BDD1 пересекаются где-то вне куба. В классическом решении пришлось бы строить линию их пересечения. Но векторно-координатный метод значительно всё упрощает. Не будем ломать голову над тем, по какой прямой пересекаются плоскости. Просто отметим координаты нужных нам точек и найдем угол между нормалями к плоскостям AEF и BDD1.

      Сначала — нормаль к плоскости BDD1. Конечно, мы можем подставить координаты точек B, D и D1 в уравнение плоскости и найти коэффициенты, которые и будут координатами вектора нормали. А можем сделать хитрее — увидеть нужную нормаль прямо на чертеже. Ведь плоскость BDD1 — это диагональное сечение куба. Вектор перпендикулярен этой плоскости.

      Итак, первый вектор нормали у нас уже есть:

      Напишем уравнение плоскости AEF.

      Берем уравнение плоскости и по очереди подставляем в него, вместо x, y и z, соответствующие координаты точек A, E и F.

      Упростим систему:

      Пусть С = -1. Тогда A = B = 2.

      Уравнение плоскости AEF:

      Нормаль к плоскости AEF:

      Найдем угол между плоскостями:

      5. Основание прямой четырехугольной призмы BCDA1B1C1D1 — прямоугольник ABCD, в котором AB = 5, AD = √33. Найдите тангенс угла между плоскостью грани AA1D1D и плоскостью, проходящей через середину ребра CD перпендикулярно прямой B1D, если расстояние между прямыми A1C1 и BD равно √3.

      Эта задача наглядно показывает, насколько векторный метод проще классического. Попробуйте, для разнообразия, построить необходимые сечения и провести все доказательства — как это делается в «классике» 🙂

      Строим чертеж. Прямую четырехугольную призму можно по-другому назвать «параллелепипед».

      Замечаем, что длина и ширина параллелепипеда у нас есть, а вот высота — вроде не дана. Как же ее найти?

      «Расстояние между прямыми A1C1 и BD равно √3». Прямые A1C1 и BD скрещиваются. Одна из них — диагональ верхнего основания, другая — диагональ нижнего. Вспомним, что расстояние между скрещивающимися прямыми равно длине их общего перпендикуляра. Общий перпендикуляр к A1C1 и BD — это, очевидно, OO1, где O — точка пересечения диагоналей нижнего основания, O1 — точка пересечения диагоналей верхнего. А отрезок OO1 и равен высоте параллелепипеда.

      Итак, AA1 = √3

      Плоскость AA1 D1 D — это задняя грань призмы на нашем чертеже. Нормаль к ней — это любой вектор, перпендикулярный задней грани, например, вектор  или, еще проще, вектор .

      Осталась еще «плоскость, проходящая через середину ребра CD перпендикулярно прямой B1D». Но позвольте, если плоскость перпендикулярна прямой B1D — значит, B1D и есть нормаль к этой плоскости! Координаты точек B1 и D известны:

      Координаты вектора — тоже:

      Находим угол между плоскостями, равный углу между нормалями к ним:

      Зная косинус угла, находим его тангенс по формуле

      Получим:

      Ответ:

      Угол между прямой m и плоскостью α тоже вычисляется с помощью скалярного произведения векторов.

      Пусть — вектор, лежащий на прямой m (или параллельный ей), — нормаль к плоскости α.

      Находим синус угла между прямой m и плоскостью α по формуле:

      6. В кубе ABCDA1B1C1D1 точка E — середина ребра A1B1. Найдите синус угла между прямой AE и плоскостью BDD1.

      Как всегда, рисуем чертеж и выбираем систему координат

      Находим координаты вектора .

      Нужно ли нам уравнение плоскости BDD1? В общем-то, без него можно обойтись. Ведь эта плоскость является диагональным сечением куба, а значит, нормалью к ней будет любой вектор, ей перпендикулярный. Например, вектор .

      Найдем угол между прямой и плоскостью:

      Ответ:

      Расстояние от точки M с координатами x0, y0 и z0 до плоскости α, заданной уравнением Ax + By + Cz + D = 0, можно найти по формуле:

      7. В основании прямоугольного параллелепипеда BCDA1B1C1D1 лежит прямоугольник ABCD со сторонами AB = , AD = . Высота параллелепипеда AA1 = . Найдите расстояние от точки A до плоскости A1DB.

      Построим чертеж и выпишем координаты точек:

      Запишем уравнение плоскости A1DB. Вы помните, как это делается — по очереди подставляем координаты точек A1, D и B в уравнение Ax + Be + Cz + D

        

      Решим эту систему. Выберем

      Тогда

      Уравнение плоскости A1DB имеет вид:

      Дальше все просто. Находим расстояние от точки A до плоскости A1DB:

      В некоторых задачах по стереометрии требуется найти расстояние от прямой до параллельной ей плоскости. В этом случае можно выбрать любую точку, принадлежащую данной прямой.

      Как найти координаты вектора: формулы, примеры

      Sign in

      Password recovery

      Восстановите свой пароль

      Ваш адрес электронной почты

      MicroExcel.ru Математика Геометрия Нахождение координат вектора

      В данной публикации мы рассмотрим формулы, с помощью которых можно найти координаты вектора, заданного координатами его начальной и конечной точек, а также разберем примеры решения задач по этой теме.

      • Нахождение координат вектора
      • Примеры задач

      Нахождение координат вектора

      Для того, чтобы найти координаты вектора AB, нужно из координат его конечной точки (B) вычесть соответствующие координаты начальной точки (A).

      Формулы для определения координат вектора

      Для плоских задачAB = {Bx — Ax; By — Ay}
      Для трехмерных задачAB = {Bx — Ax; By — Ay; Bz — Az}
      Для n-мерных векторов .. B<sub>n</sub> — A<sub>n</sub>}</em></span>» data-order=»<span class="math"><em><span style="text-decoration: overline;">AB</span> = {B<sub>1</sub> — A<sub>1</sub>; B<sub>2</sub> — A<sub>2</sub>; … B<sub>n</sub> — A<sub>n</sub>}</em></span>»>AB = {B1 — A1; B2 — A2; … Bn — An}

      Примеры задач

      Задание 1
      Найдем координаты вектора AB, если у его точек следующие координаты: A = (2; 8), B = (5; 12).

      Решение:
      AB = {5 – 2; 12 – 8} = {3; 4}.

      Задание 2
      Определим координаты точки B вектора AB = {6; 14}, если координаты точки A = (2; 5).

      Решение:
      Координаты точки B можно вывести из формулы для расчета координат вектора:
      Bx = ABx + Ax = 6 + 2 = 8.
      By = ABy + Ay = 14 + 5 = 19.

      Таким образом, B = (8; 19).

      ЧАЩЕ ВСЕГО ЗАПРАШИВАЮТ

      Таблица знаков зодиака

      Нахождение площади трапеции: формула и примеры

      Нахождение длины окружности: формула и задачи

      Римские цифры: таблицы

      Таблица синусов

      Тригонометрическая функция: Тангенс угла (tg)

      Нахождение площади ромба: формула и примеры

      Нахождение объема цилиндра: формула и задачи

      Тригонометрическая функция: Синус угла (sin)

      Геометрическая фигура: треугольник

      Нахождение объема шара: формула и задачи

      Тригонометрическая функция: Косинус угла (cos)

      Нахождение объема конуса: формула и задачи

      Таблица сложения чисел

      Нахождение площади квадрата: формула и примеры

      Что такое тетраэдр: определение, виды, формулы площади и объема

      Нахождение объема пирамиды: формула и задачи

      Признаки подобия треугольников

      Нахождение периметра прямоугольника: формула и задачи

      Формула Герона для треугольника

      Что такое средняя линия треугольника

      Нахождение площади треугольника: формула и примеры

      Нахождение площади поверхности конуса: формула и задачи

      Что такое прямоугольник: определение, свойства, признаки, формулы

      Разность кубов: формула и примеры

      Степени натуральных чисел

      Нахождение площади правильного шестиугольника: формула и примеры

      Тригонометрические значения углов: sin, cos, tg, ctg

      Нахождение периметра квадрата: формула и задачи

      Теорема Фалеса: формулировка и пример решения задачи

      Сумма кубов: формула и примеры

      Нахождение объема куба: формула и задачи

      Куб разности: формула и примеры

      Нахождение площади шарового сегмента

      Что такое окружность: определение, свойства, формулы

      основные понятия.

      Координаты вектора. Длина вектора
      • Понятие вектора
      • Координаты вектора в прямоугольной декартовой системой координат в пространстве
      • Условие коллинеарности векторов в координатах
      • Длина вектора и направляющие косинусы

      Будут и задачи для самостоятельного решения, к которым можно посмотреть ответы.

      Тот факт, что вектор — это направленный отрезок, будет проще понять, остановившись на различиях между скалярными и векторными величинами.

      В приведенной ниже таблице «Не векторы» — это скалярные величины или просто скаляры, а «Векторы» — векторные величины.

      Не векторыВекторы
      МассаСила тяжести
      ДлинаПуть
      ВремяУскорение
      ПлотностьДавление
      ТемператураСкорость
      Объем
      Площадь
      Модуль вектора

      Не векторы (скаляры) не имеют направления, а векторы имеют направление.

      Вектор обязательно идёт от некоторой точки A по прямой к некоторой точке B. Числовое значение вектора — длина, а физическое и геометрическое — направление. Из этого и выводится первое, самое простое определение вектора. Итак, вектор — это направленный отрезок, идущий от точки A к точке B. Обозначается он так: .

      А чтобы приступить к различным операциям с векторами, нам нужно познакомиться с ещё одним определением вектора.

      Вектор — это вид представления точки, до которой требуется добраться из некоторой начальной точки. Например, трёхмерный вектор, как правило, записывается в виде (х, y, z). Говоря совсем просто, эти числа означают, как далеко требуется пройти в трёх различных направлениях, чтобы добраться до точки.

      Пусть дан вектор. При этом x = 3 (правая рука указывает направо), y = 1 (левая рука указывает вперёд), z = 5 (под точкой стоит лестница, ведущая вверх). По этим данным вы найдёте точку, проходя 3 метра в направлении, указываемом правой рукой, затем 1 метр в направлении, указываемом левой рукой, а далее Вас ждёт лестница и, поднимаясь на 5 метров, Вы, наконец, окажетесь в конечной точке.

      Все остальные термины — это уточнения представленного выше объяснения, необходимые для различных операций над векторами, то есть, решения практических задач. Пройдёмся по этим более строгим определениям, останавливаясь на типичных задачах на векторы.


      Физическими примерами векторных величин могут служить смещение материальной точки, двигающейся в пространстве, скорость и ускорение этой точки, а также действующая на неё сила.


      Геометрический вектор представлен в двумерном и трёхмерном пространстве в виде направленного отрезка. Это отрезок, у которого различают начало и конец.

      Если A — начало вектора, а B — его конец, то вектор обозначается символом или одной строчной буквой . На рисунке конец вектора указывается стрелкой (рис. 1)


      Длиной (или модулем) геометрического вектора называется длина порождающего его отрезка


      Два вектора называются равными, если они могут быть совмещены (при совпадении направлений) путём параллельного переноса, т.е. если они параллельны, направлены в одну и ту же сторону и имеют равные длины.


      В физике часто рассматриваются закреплённые векторы, заданные точкой приложения, длиной и направлением. Если точка приложения вектора не имеет значения, то его можно переносить, сохраняя длину и направление в любую точку пространства. В этом случае вектор называется свободным. В курсе высшей математики векторы изучаются в разделе аналитической геометрии, где рассматриваются свободные векторы. Итак, если свободный вектор — это вектор, начало которого может быть в любой точке пространства, то все векторы одинакового направления и длины считаются равными.

      Перейти к операциям над векторами

      Знакомство с прямоугольной декартовой системой координат в пространстве состоялось в соответствующем уроке, желательно открыть его в новом окне.

      В упорядоченной системе координатных осей 0xyz ось Ox называется осью абсцисс, ось 0yосью ординат, и ось 0zосью аппликат.

      С произвольной точкой М  пространства свяжем вектор

      ,

      называемый радиус-вектором точки М и спроецируем его на каждую из координатных осей. Обозначим величины соответствующих проекций:

      Числа x, y, z называются координатами точки М , соответственно абсциссой, ординатой и аппликатой, и записываются в виде упорядоченной точки чисел: M (x; y; z) (рис.6).

      Вектор единичной длины, направление которого совпадает с направлением оси, называют единичным вектором(или ортом) оси. Обозначим через



      Соответственно орты координатных осей Ox, Oy, Oz


      Теорема. Всякий вектор может быть разложен по ортам координатных осей:

              (2)

      Равенство (2) называется разложением вектора по координатным осям. Коэффициентами этого разложения являются проекции вектора на координатные оси. Таким образом, коэффициентами разложения (2) вектора по координатным осям являются координаты вектора.

      После выбора в пространстве определённой системы координат вектор и тройка его координат однозначно определяют друг друга, поэтому вектор может быть записан в форме

                    (3)

      Представления вектора в виде (2) и (3) тождественны.

      Векторы называются коллинеарными, если они связаны отношением

      .

      Пусть даны векторы . Эти векторы коллинеарны, если координаты векторов связаны отношением

      ,

      то есть, координаты векторов пропорциональны.

      Пример 1. Даны векторы . Коллинеарны ли эти векторы?

      Решение. Выясним соотношение координат данных векторов:

      .

      Координаты векторов пропорциональны, следовательно, векторы коллинеарны, или, что то же самое, параллельны.

      Перейти к операциям над векторами

      Нет времени вникать в решение? Можно заказать работу!

      К началу страницы

      Пройти тест по теме Векторы

      Вследствие взаимной перпендикулярности координатных осей длина вектора

      равна длине диагонали прямоугольного параллелепипеда, построенного на векторах

      и выражается равенством

                             (4)

      Вектор полностью определяется заданием двух точек (начала и конца), поэтому координаты вектора можно выразить через координаты этих точек.

      Пусть в заданной системе координат начало вектора находится в точке

      а конец – в точке

      (рис.8).

      Тогда

      Из равенства


      следует, что

      Отсюда

      или в координатной форме

                (5)

      Следовательно, координаты вектора равны разностям одноимённых координат конца и начала вектора. Формула (4) в этом случае примет вид

                (6)

      Направление вектора определяют направляющие косинусы. Это косинусы углов, которые вектор образует с осями Ox, Oy и Oz. Обозначим эти углы соответственно α, β и γ. Тогда косинусы этих углов можно найти по формулам

      ,

      ,

      .

      Направляющие косинусы вектора являются также координатами орта этого вектора и, таким образом, орт вектора

      или

      .

      Учитывая, что длина орта вектора равна одной единице, то есть

      ,

      получаем следующее равенство для направляющих косинусов:

      .

      • Пригодится: тригонометрическая таблица (синусы, косинусы, тангенсы и котангенсы распространенных углов)

      Пример 2. Найти длину вектора x = (3; 0; 4).

      Решение. Длина вектора равна

      Пример 3. Даны точки:

      Выяснить, равнобедренный ли треугольник, построенный на этих точках.

      Решение. По формуле длины вектора (6) найдём длины сторон и установим, есть ли среди них две равные:

      Две равные стороны нашлись, следовательно необходимость искать длину третьей стороны отпадает, а заданный треугольник является равнобедренным.

      Перейти к операциям над векторами

      Пример 4. Найти длину вектора и его направляющие косинусы, если .

      Решение. Координаты вектора даны:

      .

      Длина вектора равна квадратному корню из суммы квадратов координат вектора:

      .

      Находим направляющие косинусы:

      Решить задачу на векторы самостоятельно, а затем посмотреть решение

      Пример 5. Найти длину, направляющие косинусы и орт вектора , если , .

      Правильное решение и ответ.

      • Пригодится: тригонометрическая таблица (синусы, косинусы, тангенсы и котангенсы распространенных углов)

      Перейти к операциям над векторами

      Нет времени вникать в решение? Можно заказать работу!

      К началу страницы

      Пройти тест по теме Векторы

      НазадЛистатьВперёд>>>

      Поделиться с друзьями

      Весь блок «Аналитическая геометрия»

      • Векторы
        • Понятие вектора, операции над векторами
        • Сложение векторов: длина суммы векторов и теорема косинусов
        • Скалярное произведение векторов, угол между двумя векторами
        • Линейная зависимость векторов
        • Базис системы векторов. Аффинные координаты
        • Векторное произведение векторов, смешанное произведение векторов
      • Плоскость
        • Уравнения плоскости, взаимное расположение плоскостей
      • Прямая на плоскости
        • Уравнение прямой с угловым коэффициентом
        • Общее уравнение прямой на плоскости
        • Уравнение прямой в отрезках
        • Каноническое уравнение прямой на плоскости
        • Параметрические уравнения прямой на плоскости
        • Нормальное уравнение прямой на плоскости, расстояние от точки до прямой

      Вычислительная геометрия, или как я стал заниматься олимпиадным программированием.Часть 1 / Хабр

      Здравствуйте, уважаемые хабравчане! Это моя вторая статья, и мне хотелось бы поговорить о вычислительной геометрии.

      Немного истории

      Я являюсь студентом уже 4 курса математического факультета, и до того как я начал заниматься программированием, я считал себя математиком на 100 процентов.

      В конце первого курса мой преподаватель по информатике, который занимается олимпиадным программированием, обратил на меня внимание. Им как раз не хватало одного математика в команду. Так потихоньку меня начали приучать к олимпиадному программированию. Скажу честно, для меня это было очень сложно: для человека, который узнал слово Delphi на первом курсе. Однако мой преподаватель оказался очень грамотным специалистом и нашел хороший подход ко мне. Он начал давать мне математические задачи, который я сначала решал чисто математически, а уже потом писал код (с грехом пополам).

      Мне очень нравится подход моего преподавателя: «разберись с этой темой, а потом расскажи нам, да так чтоб мы все поняли».

      Итак, первой на самом деле важной задачей, с которой мне поручили разобраться, было именно вычислительная геометрия, необходимо было разобраться в типичных задач этого раздела информатики. И я решил подойти к этой задаче со всей ответственностью.

      Я помню, как долго мучился с этими задачами, чтобы они прошли все тесты на сайте informatics. mccme. Зато теперь я очень рад, что прошел через все испытания и знаю, что же такое задачи вычислительной геометрии.

      Вступление

      «Вычислительная геометрия – это раздел информатики, изучающий алгоритмы решения геометрических задач. Такие задачи возникают в компьютерной графике, проектировании интегральных схем, технических устройств и др. Исходными данными в такого рода задачах могут быть множество точек, набор отрезков, многоугольники и т.п. Результатом может быть либо ответ на какой-то вопрос, либо какой-то геометрический объект».

      Поскольку статья является достаточно большой я решил разбить ее на две части: первая часть посвящена многоугольникам, вторая – взаимному расположению различных геометрических объектов.

      Немного теории о векторах

      Отрезок, для которого указано, какой из его концов считается началом, а какой — концом, называется вектором. Любая точка пространства также может рассматриваться как вектор. Такой вектор называется нулевым. Начало и конец нулевого вектора совпадают, и он не имеет какого-либо определенного направления.

      Длиной ненулевого вектора AB называется длина отрезка AB. Длина нулевого вектора считается равной нулю.
      Два ненулевых вектора называются коллинеарными, если они лежат на одной прямой или на параллельных прямых. Если два ненулевых вектора AB и CD коллинеарны и если при этом лучи AB и CD сонаправлены, то векторы AB и CD называются сонаправленными, а если эти лучи не являются сонаправленными, то векторы AB и CD называются противоположно направленными. Нулевой вектор принято считать сонаправленным с любым вектором.

      Скалярное произведение векторов

      Скалярное произведение векторов — это число, равное произведению длин этих векторов на косинус угла между ними.
      (a, b) = |a||b|cos∠(a, b)

      Если векторы заданы своими координатами a(x1, y1), b(x2, y2) то скалярное произведение (a, b) = x1x2 + y1y2.

      Косое произведение векторов

      Псевдоскалярным или косым произведением векторов на плоскости называется число
      [a, b] = |a||b|sinθ
      где — угол вращения (против часовой стрелки) от a к b. Если хотя бы один из векторов a и b нулевой, то полагают [a, b] = 0.
      Если векторы заданы своими координатами a(x1, y1), b(x2, y2) то косое произведение [a, b] = x1y2 — x2y1.
      Геометрически косое произведение векторов представляет собой ориентированную площадь параллелограмма, натянутого на эти вектора.

      Косое произведение векторов в задачах вычислительной геометрии занимает такое же почетное место, как рекурсии в комбинаторике. Это своего рода жемчужина вычислительной геометрии. Практически каждая задача вычислительной геометрии имеет более простое решение с помощью косового произведение вместо лобового решения.

      А теперь займемся практикой

      Начнем с треугольников

      Задача №1

      Задача очень простая, а именно: по введенным трем числам a, b, c определить существует ли треугольник с такими сторонами.

      Решение
      Понятно, что здесь нужно только проверить неравенство треугольника: a + b > c, a + c > b, b + c > a. Интересно, при изучении неравенства треугольника только ли у меня возник вопрос: не могут ли отрицательные числа тоже удовлетворять этим трем неравенствам? Оказывается, нет! Если мы сложим каждое неравенство, то получим a > 0, b > 0, c > 0. Поэтому неравенство треугольника является необходимым и достаточным условием существования треугольника.

      Задача №2

      Задача является очень похожей на предыдущую с той разницей, что треугольник задан не сторонами, а координатами вершин.

      Решение
      С первого взгляда решение кажется очевидным: вычислить стороны треугольника и свести задачу к предыдущей. Однако поскольку расстояние между двумя точками A(x1, y1), B(x2, y2) вычисляется по формуле √(x1-x2)2+(y1-y2)2 то при извлечении корня возможна потеря точности, что плохо скажется на проверке неравенства треугольника. Оказывается, что если треугольник задан координатами своих вершин, то вычислять длины его сторон и проверять неравенство треугольника не требуется. В этом случае треугольника не существует тогда и только тогда, когда данные три точки лежат на одной прямой. А это легко проверяется через косое произведение векторов. Если оно равно нулю, то векторы коллинеарные, то есть все три точки лежат на одной прямой.

      Во всех следующих задачах будем считать, что треугольник существует, поскольку процедуру проверки существования треугольника мы только что рассмотрели.

      Задача №3

      Треугольник задан своими сторонами. Определить тип треугольника: тупоугольный, прямоугольный или остроугольный.

      Решение
      Вспомним, что представляют собой каждый вид треугольника.

      Из курса геометрии известно, что напротив большей стороны лежит больший угол (он нам и нужен). Поэтому если мы выясним чему равен больший угол, то поймем тип треугольника:

      1. Угол больше 90° – треугольник тупоугольный
      2. Угол меньше 90°– треугольник остроугольный
      3. Угол равен 90°– треугольник прямоугольный

      Воспользуемся теоремой косинусов:

      Очевидно, что если косинус угла больше нуля то угол меньше 90°, если он равен нулю, то угол равен 90°, если он меньше нуля, то угол больше 90°. Однако немного поразмыслив можно понять, что вычислять косинус угла не обязательно, необходимо учесть лишь его знак:

      • Если cosα > 0, то a2 < b2 + c2 – треугольник остроугольный
      • Если cosα = 0, то a2 = b2 + c2 – треугольник прямоугольный
      • Если cosα < 0, то a2 > b2 + c2 – треугольник тупоугольный

      где a – большая сторона.

      Задача №4

      Задача аналогична предыдущей задаче, только треугольник задан не своими сторонами, а координатами вершин.

      Решение
      Аналогично задаче 2 можно сказать, что эта задача полностью сводится к предыдущей задаче (так оно и есть). Однако, как и во второй задаче, решение можно упростить. Вообще, если треугольник задан координатами своих вершин, то всегда легче работать с ним через вектора, нежели вычислять стороны. Аналогично предыдущей задаче, необходимо определить каким является наибольший из углов треугольника. Вид угла легко определяется по знаку скалярного произведения образующих его векторов: оно положительно для острого угла, равно нулю для прямого угла и отрицательно для тупого угла. Поэтому необходимо посчитать все три скалярных произведения и перемножить их и по знаку данного числа можно судить о типе треугольника.

      Задача №5

      По данным сторонам треугольника найти его площадь.

      Решение
      Очевидно решение, заключается в применение формулы Герона.

      Кстати, никого не интересовало доказательство этой формулы?

      Доказательство

      Вот и все!


      Задача №6

      Вычислить площадь треугольника заданного координатами своих вершин.

      Решение
      Не будем говорить о решении, которое сводится к предыдущей задачи, а попробуем воспользоваться геометрическим смыслом косового произведения. Геометрически косое произведение двух векторов определяет ориентированную площадь параллелограмма натянутого на эти вектора. Поскольку диагональ параллелограмма разбивает его на два равновеликих треугольника, то можем найти площадь нашего треугольника, как половину площади параллелограмма.
      Для векторов a(x1, y1), b(x2, y2)

      S = (x1y2 — x2y1) / 2 — ориентированная площадь треугольника

      Задача №7

      Дана точка и треугольник заданный координатами своих вершин. Определить лежит ли точка внутри, на границе или вне этого треугольника.

      Решение
      У этой задачи есть два принципиально разных решения. Начнем с наименее привлекательного.

      Метод площадей

      Если сумма площадей треугольников AKB, AKC, BKC (не ориентированных, а «обычных») больше площади треугольника ABC точка лежит вне треугольника. Если же сумма первых трех площадей равна четвертой, то нужно проверить, не равна ли нулю одна из трех площадей. Если равна, то точка лежит на границе треугольника, иначе – внутри.
      Вычислять площади треугольников, естественно, надо через косое произведение векторов. Этот метод не очень хороший. Поскольку здесь используются сравнение чисел с плавающей точкой, а это в свою очередь может привести к принятию неверного решения при сравнении. Второй метод опять таки опирается на вектора, он намного эффективнее во всех отношениях.

      Проверка полуплоскостей

      Если хотя бы одна из сторон треугольника «разводит» противолежащую ей вершину и точку по разным полуплоскостям, то точка лежит вне треугольника. Иначе, если точка принадлежит хотя бы одной из прямых, содержащих стороны треугольника, то она находится на границе треугольника. Иначе точка лежит внутри треугольника.

      В первом примере сторона AB разводит вершину C и точку K по разным полуплоскостям, поэтому точка лежит снаружи.

      Задача №8

      Вычисление площади многоугольника заданного координатами своих вершин.

      Решение
      Под многоугольником будем подразумевать простой многоугольник, то есть без самопересечений. При этом он может быть как выпуклым, так и не выпуклым.

      Данную задачу можно решить двумя способами: вычисляя ориентированные площади трапеций и треугольников.

      Метод трапеций

      Для того чтобы посчитать площадь многоугольника нужно разбить его на трапеции, так как это показано на рисунке, а затем сложить ориентированные площади полученных трапеций это будет ориентированной площадью исходного многоугольника.
      S = SA1A2 B2 B1 + SA2 A3 B3B2 + SA3A4B5B3 + SA4A5B6B5 + SA5A6B4 B6 + SA6A1 B1 B4
      Площади трапеций считаем по известной формуле: полусумма оснований на высоту
      SA1A2 B2 B1 = 0. 5 * (A1B1 + A2B2) *(B2 — B1)

      Поскольку полученная площадь является ориентированной, необходимо вычислить ее модуль.

      Метод треугольников

      Аналогично предыдущему методу можно разбивать многоугольник не на трапеции, а на треугольники, как показано на рисунке. В результате, сложив ориентированные площади этих треугольников, мы получим опять-таки ориентированную площадь многоугольника.
      S = SOA1A2 + SOA2A3 + SOA3A4 + SOA4A5 + SOA5A6 + SOA6A1

      Как вы видите задача вычисления площади многоугольника достаточна проста. Не знаю, почему, но мне больше нравится решать эту задачу методом разбиения на трапеции (наверно потому, что на всех олимпиадах я ее так решал). Тем более, что при втором решении площади треугольников надо вычислять через косое произведение. О формуле Герона надо забыть!!!

      Задача №9

      Многоугольник задан координатами своих вершин в порядке его обхода. Необходимо проверить является ли многоугольник выпуклым.

      Решение
      Напомню, что многоугольник называется выпуклым, если он лежит в одной полуплоскости относительно любой прямой, содержащей его сторону.

      Задача опять сводится к вычислению косового произведения векторов, а именно у выпуклого многоугольника знаки косых произведений [Ai Ai+1, Ai+1 Ai+2] либо положительны, либо отрицательны. Поэтому если мы знаем направление обхода, то знак косых произведений для выпуклого многоугольника одинаков: он неотрицателен при обходе против часовой стрелки и неположителен при обходе по часовой стрелки.

      Задача №10

      Многоугольник (не обязательно выпуклый) на плоскости задан координатами своих вершин. Требуется подсчитать количество точек с целочисленными координатами, лежащих внутри него (но не на его границе).

      Решение
      Для решения этой задачи рассмотрим вспомогательную задачу: отрезок задан координатами своих концов, являющихся целыми числами. Необходимо посчитать количество целочисленных точек лежащих на отрезке. Понятно, что если отрезок вертикальный или горизонтальный, то необходимо вычесть координаты концов и добавить единицу. Интерес представляет случай, когда отрезок не является вертикальным или горизонтальным. Оказывается в этом случае необходимо достроить отрезок до прямоугольного треугольника и ответом будет число равное наибольшему общему делителю длин катетов этого треугольника плюс единица.

      Для любого многоугольника с целочисленными координатами вершин справедлива формула Пика: S = n + m/2 — 1, где S – площадь многоугольника, n – количество целых точек лежащих строго внутри многоугольника, m – количество целых точек лежащих на границе многоугольника. Поскольку площадь многоугольника мы знаем как вычислять, то S известно. Так же мы можем вычислить количество целых точек лежащих на границе многоугольника, поэтому в формуле Пика остается лишь одна искомая неизвестная которую мы можем найти.
      Рассмотрим пример:

      S = 16 + 4 + 4,5 + 6 + 1 + 2 = 33,5
      m = 15
      n = 33,5 – 7,5 +1 = 27 — точек лежит строго внутри многоугольника
      Вот так вот решается эта задачка!

      Вот и все! Надеюсь, Вам понравилась статья, и я напишу ее вторую часть.

      Тест по теме «Векторы их определения, формулы»

      Векторы

      Вариант: 1

      1.     Геометрия – это наука о свойствах геометрических фигур.

      2.     Основные геометрические фигуры в пространстве: точка, прямая, плоскость.

      3.     Длина нулевого вектора равна нулю.

      4.     Сонаправленные векторы  — если они коллинеарны и сонаправлены

      5.     Равные вектора — если они сонаправленны и их длины равны.

      6.     Сумма нескольких векторов не зависит от того, в каком порядке они складываются.

      7.     Любые два ветора компланарные.

      8.     Если через точку пространства проведены три попарно перпендикулярные прямые, на каждой из них выбрано направление и выбрана единица измерения отрезков, то говорят, что задана прямоугольная система координат.

      9.     В прямоугольной системе координат каждой точке сопоставляется три числа, которые называются её координатами.

      10. Каждая координата суммы двух или более векторов равна сумме соответствующих координат этих векторов

      11. Напишите формулу длины вектора

      12. Скалярным произведением двух векторов называется произведение их длины на косинус угла между ними.

      13. Запишите формулу нахождения угла между векторами, зная координаты этих векторов /

      14. Параллельный перенос на вектор  называется отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в точку М1, что ММ1=.


       

      Векторы

      Вариант: 2

      1.     Планиметрия – это раздел геометрии, в котором изучаются свойства фигур на плоскости.

      2.     Основные геометрические тела в пространстве: куб, тетраэдр, параллелепипед.

      3.   Дина ненулевого вектора  называется длиной отрезка АВ.

      4.     Противоположно направленные векторы – если они коллинеарны и противоположно направленны

      5.     От любой точки можно отложить вектор, равный данному и при том только один.

      6.   Произведением ненулевого вектора  на число к, называют такой вектор , длина которого =, причем вектор  и  сонаправленны при к>0 и противоположно направленны при к<0.

      7.     Три вектора, среди два которых два коллинеарны, также коллинеарны.

      8.     Прямые с выбранными на них направлениями называется осями координат, а их общая точка – началом координат.

      9.   Перечислите единичные вектора –  – единичный вектор по оси ОХ;

       — единичный вектор по оси ОУ;

       — единичный вектор по оси ОZ.

      10. Каждая координата разности двух равна разности соответствующих координат этих векторов

      11. Напишите формулу расстояния между двумя точками

      12. Запишите формулу скалярного произведения двух векторов

      13. Центральная симметрия-это отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в симметричную ей точку М, относительно данного центра.

      14. Параллельный перенос на вектор  называется отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в точку М1, что ММ1=.


       

      Векторы

      Вариант: 3

      1.     Основными геометрическими фигурами планиметрии являются точка и прямая.

      2.     Аксиома-утверждение принимаемое без доказательств.

      3.   Длина ненулевого вектора обозначается .

      4.   Обозначаются сонаправленные векторы

      5.     Два ненулевых вектора называются противоположными, если их длины равны и они противоположно направлены.

      6.     Произведение нулевого вектора на любое число считается нулевым вектором.

      7.   Если векторы  можно разложить по векторам  и , т.е. представить в виде с=х,где х и у-некоторые числа, а и b векторы – комплананрны.

      8.     Перечислите оси координат в прямоугольной системе координат: х-абсцисса; у-ордината; z-аппликата.

      9.     Координаты нулевого вектора равны нулю.

      10. Каждая координата произведения вектора на число равна произведению соответствующей координаты на это число

      11. Если  и  сонаправленные =>угол между ними равен 0

      12. Скалярное произведение ненулевых векторов равна нулю тогда и только тогда, когда эти векторы перпендикулярны.

      13. Осевая симметрия – с осью а называется такое отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в симметричную ей точку М, относительно оси а.

      14. Параллельный перенос на вектор  называется отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в точку М1, что ММ1=.


       

      Векторы

      Вариант:4

      1.     Стереометрия – это раздел геометрии, в котором изучаются свойства геометрических фигур в пространстве.

      2.     Отрезок, для которого указано, какой из его концов считается началом, а какой – концом, называется вектором.

      3.     Коллинеарные векторы лежат на одной прямой или параллельных прямых.

      4.   Обозначаются противоположно направленные векторы

      5.   Разностью векторов  и  называется такой вектор, сумма которого с векторам .

      6.     Векторы называются компланарными, если при откладывании их от одной и той же точки они будут лежать в одной плоскости.

      7.     Любой вектор можно разложить по трем данным некомпланарным векторам, причем коэффицентф разложения определены единым образом.

      8.     Плоскости проходящие через оси координат ОХ и ОУ; ОУ и OZ, OX и OZ называются координатными плоскостями.

      9.     Координаты равных векторов соответственно равны.

      10. Каждая координата середины отрезка равна полусумме соответствующих координат его концов.

      11. Если  и  перпендикулярные =>угол между ними равен 900

      12. Скалярный квадрат равен квадрату его длины.

      13. Зеркальная симметрия (симметрий относительно плоскости альфа) называется такое отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в симметричную ей относительно плоскости альфа точки М1.

      14. Параллельный перенос на вектор  называется отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в точку М1, что ММ1=.


       

      Векторы

      Вариант: 1

      1.      Геометрия – это наука о ______________________________________________

      2.      Основные геометрические фигуры в пространстве: ________________________

      3.      Длина нулевого вектора ______________________________________________

      4.      Сонаправленные векторы  — если они ____________________________________

      5.      Равные вектора — если они _____________________________________________

      6.      Сумма нескольких векторов ___________ от того, __________________________

      7.      Любые _____________________ компланарные.

      8.      Если через точку пространства проведены ____________________________________ на каждой из них выбрано направление и выбрана единица измерения отрезков, то говорят, что ______________________________________________________

      9.      В прямоугольной системе координат каждой точке сопоставляется ________________, которые называются ______________________.

      10.  Каждая координата суммы двух или более векторов равна сумме _________________________________________________________________

      11.  Напишите формулу длины вектора __________________

      12.  Скалярным произведением двух векторов называется ____________________________

      13.  Запишите формулу нахождения угла между векторами, зная координаты этих векторов ______________________________________________________

      14. ______________________________ называется отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в точку М1, что ММ1=.

       

      Векторы

      Вариант: 2

      1.      Планиметрия – это __________________, в котором изучаются _____________________________

      2.      Основные геометрические тела в пространстве: __________________________.

      3.   Дина ненулевого вектора  называется _________________________________.

      4.      Противоположно направленные векторы – если они ___________________________________________________________________

      5.      От любой точки можно отложить вектор, ________________________________

      6.   Произведением ненулевого вектора  на число к, называют такой вектор , ________________, причем _________________ при к>0 и _________________ при к<0.

      7.      Три вектора, _______________________________, также коллинеарны.

      8.      Прямые с выбранными на них направлениями называется _________________, а их общая точка – ___________________.

      9.      Перечислите единичные вектора – ______________________________________

      10.  Каждая координата разности двух равна _________________________________

      11.  Напишите формулу расстояния между двумя точками ______________________

      12.  Запишите формулу скалярного произведения двух векторов _________________

      13.   _________________-это отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в симметричную ей точку М, относительно данного центра.

      14. ______________________________  называется отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в точку М1, что ММ1=.


       

      Векторы

      Вариант: 3

      1.      Основными геометрическими фигурами планиметрии являются ______________

      2.      Аксиома-________________________.

      3.      Длина ненулевого вектора обозначается _____________

      4.      Обозначаются сонаправленные векторы _____________

      5.      Два ненулевых вектора называются противоположными, если ___________________________________________________

      6.      Произведение нулевого вектора на любое число __________________________

      7.   Если векторы  можно разложить по векторам  и , т.е. представить в виде с=х, ____________________, а и b векторы – __________________.

      8.      Перечислите оси координат в прямоугольной системе координат: __________________________

      9.      Координаты нулевого вектора ___________.

      10.  Каждая координата произведения вектора на число равна ___________________________________________________

      11. Если  и  сонаправленные =>угол между __________

      12.  Скалярное произведение ненулевых векторов __________ тогда и только тогда, когда эти векторы ______________.

      13.  _______________ – с осью а называется такое отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в симметричную ей точку М, относительно оси а.

      14. ____________________________  называется отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в точку М1, что ММ1=.

       

      Векторы

      Вариант:4

      1.      Стереометрия – это ____________, в котором изучаются _______________________

      2.       Отрезок, для которого указано, какой из его концов считается началом, а какой – концом, называется ______________

      3.      Коллинеарные векторы ________________________________________________

      4.      Обозначаются противоположно направленные векторы ___________

      5.   Разностью векторов  и  называется такой вектор, _________________________

      6.      Векторы называются компланарными, если _______________________________

      ___________________________________________________________________.

      7.      Любой вектор можно разложить _________________________, причем коэффицентф разложения определены единым образом.

      8.      Плоскости проходящие через оси координат ОХ и ОУ; ОУ и OZ, OX и OZ называются _____________________.

      9.      Координаты равных векторов ___________________.

      10.  Каждая координата середины отрезка равна _______________________________

      11. Если  и  перпендикулярные =>угол между __________________

      12.   Скалярный квадрат равен __________________________________

      13.  ____________________ (симметрий относительно плоскости альфа) называется такое отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в симметричную ей относительно плоскости альфа точки М1.

      14. __________________________  называется отображение пространства на себя, при котором любая точка М переходит в точку М1, что ММ1=.

      Векторы основные формулы: Формулы векторов — ЭкоДом: Дом своими руками

      Содержание

      Формулы векторов

      1. Координаты вектора

      Если вектор задан координатами своих начала и конца: , то его координаты равны разности соответствующих координат конца и начала:

         

      2. Длина или модуль вектора

      Если вектор , то его длина равна корню квадратному из суммы квадратов координат:

         

      3. Сумма векторов

      Если векторы и заданы своими координатами, то суммой этих векторов есть вектор, координаты которого равны сумме соответствующих координат векторов-слагаемых:

         

      4.

      Умножение вектора на число

      Чтобы найти произведение вектора на некоторое число , нужно каждую координату заданного вектора умножить на это число:

         

      5. Скалярное произведение векторов

      Если векторы и заданы своими координатами, то их скалярное произведение равно сумме произведений соответствующих координат:

         

      6. Векторное произведение векторов

      Если векторы и заданы своими координатами в некотором ортонормированном базисе , то их векторное произведение находится по формуле:

         

      7.

      Смешанное произведение векторов

      Если заданы три вектора и , то их смешанное произведение равно определителю, по строкам которого записаны координаты этих векторов:

         

      Замечание. Обычно такой определитель вычисляется методом треугольников.

      8. Угол между векторами

      Косинус угла между двумя векторами и , заданными своими координатами, равен частному скалярного произведения этих векторов и произведению их модулей:

         

      9.

      Проекция вектора на вектор

      Проекция вектора на направление вектора равна отношение скалярного произведения этих векторов к модулю вектора :

         


      Понравился сайт? Расскажи друзьям!



      11 класс.

      Геометрия. Метод координат в пространстве. Скалярное произведение векторов. — Скалярное произведение векторов.

      Комментарии преподавателя

      От­ло­жим от ка­кой-ни­будь точки O век­то­ры  и  (см. рис. 1). Если век­то­ры  и не яв­ля­ют­ся со­на­прав­лен­ны­ми, то лучи ОА и ОВ об­ра­зу­ют угол АОВ — угол между век­то­ра­ми, обо­зна­чим его . Если же век­то­ры  и  — со­на­прав­ле­ны, то будем счи­тать, что угол между ними равен 0°. Если угол между век­то­ра­ми ра­вен 90°, то век­то­ры на­зы­ва­ют­ся пер­пен­ди­ку­ляр­ны­ми. На пись­ме угол между век­то­ра­ми обо­зна­ча­ют так: .

      Ска­ляр­ное про­из­ве­де­ние век­то­ров на­хо­дит­ся по фор­му­ле: .

      Рис. 1. Угол между век­то­ра­ми

      Ос­нов­ные свой­ства ска­ляр­но­го про­из­ве­де­ния век­то­ров:

      1) 

      2) 

      3) 

      4) 

      Рас­смот­рим за­да­чу на на­хож­де­ние ска­ляр­но­го про­из­ве­де­ния век­то­ров.

      За­да­ча 1. Дано: ABCDA1B1C1D1 – куб, O1 – центр A1B1C1D1 , AB=a (см. рис. 2).

      Рис. 2.

      Найти ска­ляр­ные про­из­ве­де­ния век­то­ров:

      а) . На­хо­дим эти век­то­ра на ри­сун­ке, они со­на­прав­ле­ны, зна­чит угол между ними 0°, а эти век­то­ра равны a. По­лу­ча­ем: 

      б) . Эти век­то­ра па­рал­лель­ны и про­ти­во­по­лож­но на­прав­ле­ны, зна­чит, угол между ними 180°. Мо­дуль век­то­ра  — это диа­го­наль квад­ра­та, , . По­лу­ча­ем: .

      в) . Так как эти век­то­ра пер­пен­ди­ку­ляр­ны (по ри­сун­ку), то ко­си­нус угла между ними равен 0. Зна­чит, .

      г) . Мо­ду­ли этих век­то­ров равны  — это диа­го­на­ли квад­ра­тов. Чтобы найти угол между нуж­ны­ми век­то­ра­ми, рас­смот­рим тре­уголь­ник A1C1B. Этот тре­уголь­ник рав­но­сто­рон­ний, зна­чит, угол равен 60°.

      ·= — 2a2

      д) . Эти век­то­ра пер­пен­ди­ку­ляр­ны, зна­чит, .

      е) . Длины этих век­то­ров равны , так как они яв­ля­ют­ся по­ло­ви­на­ми диа­го­на­лей. Эти век­то­ры про­ти­во­по­лож­но на­прав­ле­ны, угол между ними 180°.

      По­лу­ча­ем:.

      За­да­ча 2. Дано: A(0;1;2), B(√2;1;2), C(√2;2;1), D(0;2;1). До­ка­зать: ABCD – квад­рат.

      Ре­ше­ние:

      1) Най­дем ко­ор­ди­на­ты век­то­ров, длины ко­то­рых сов­па­да­ют с дли­на­ми сто­рон че­ты­рех­уголь­ни­ка. Ко­ор­ди­на­ты век­то­ра – это раз­ность ко­ор­ди­нат конца и на­ча­ла от­рез­ка.

      , , , . По ко­ор­ди­на­там видно, что , . До­ка­за­но, что ABCD – па­рал­ле­ло­грамм.

      2) Най­дем мо­ду­ли эти век­то­ров по фор­му­ле: .

      По­лу­ча­ем: . До­ка­за­но, что ABCD – ромб.

      3) Най­дем один угол между век­то­ра­ми. .

      Сто­ро­ны по­пар­но па­рал­лель­ны, сто­ро­ны равны, и один угол равен 90°, зна­чит осталь­ные углы тоже равны 90°. Сле­до­ва­тель­но, ABCD – квад­рат, что и тре­бо­ва­лось до­ка­зать.

      ИСТОЧНИК

      http://interneturok.ru/ru/school/geometry/11-klass/bmetod-koordinat-v-prostranstveb/skalyarnoe-proizvedenie-vektorov-2

      http://www. youtube.com/watch?v=CJOt3vy20vs

      http://www.youtube.com/watch?v=FhYroW_Ff6U

      http://player.myshared.ru/1247089/data/images/img2.jpg

      http://profege.ru/wp-content/uploads/2013/01/76c6ad7d219efe5add515e0e58a05100.jpg

      http://portfoliosmolgu.ucoz.ru/_ph/8/2/757341327.jpg?1436847671

      http://fs1261.gavitex.com/get/2398829017/skalyarnoe-proizvedenie-vektorov.rar

      http://ok-t.ru/studopediaru/baza8/824194016948.files/image252.png

      http://dok. opredelim.com/docs/index-42169.html

      http://www.metod-kopilka.ru/prezentaciya_k_zanyatiyu_po_teme_quotmetod_koordinat_v_prostranstvequot-42727.htm

      http://school35.tuapse.ru/school_life/school_laboratorii/shtl%20mathematics/%D0%93%D1%83%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87%20%D0%AD.%D0%93.%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F%20%D1%83%D0%B3%D0%BE%D0%BB%20%D0%BC%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%20%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%B8%20%D0%B2%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%20%D1%81%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5. ppt

      Формулы и уравнения векторной алгебры

      Формулы и уравнения векторной алгебры

        Основные определения.
      • Вектор (геометрический вектор) — это направленный отрезок (отрезок, у которого одна граничная точка считается начальной, другая – конечной).
        На чертеже вектор обозначается стрелкой

        над буквенным обозначением вектора также ставится стрелка .
        Вектор, фигурирующий в определении, носит название связанного, или закрепленного вектора.

      • Закрепленный вектор — это направленный отрезок АВ, началом которого является точка А, а концом — точка В.
        Свободный вектор — это множество всех закрепленных векторов, получающихся из фиксированного закрепленного вектора с помощью параллельного переноса. Обозначается .
        Если же точка приложения вектора (точка A для вектора ) может быть выбрана произвольно, вектор называется свободным.
        Если точка приложения может двигаться по линии действия вектора, говорят о скользящем векторе. Иначе говоря, свободный вектор является представителем бесконечного множества связанных или скользящих векторов.
      • Нулевой вектор — это вектор, у которого начало и конец совпадают:
      • Коллинеарные векторы — это векторы, которые лежат на одной прямой, либо на параллельных прямых.
        Нулевой вектор коллинеарен любому вектору.
      • Три вектора называются компланарными, если они лежат в одной плоскости или в параллельных плоскостях.
        Если тройка векторов содержит нулевой вектор или пару коллинеарных векторов, то эти векторы компланарны.
      • Длина вектора (модуль) — это расстояние между началом и концом вектора. Обозначение: или
      • Два вектора равны, если они коллинеарны, имеют одинаковую длину и направление. Например,
        Алгебраические операции над векторами.
      • Операция сложения.
        Суммой двух свободных векторов и называется свободный вектор , начало которого совпадает с началом первого, а конец — с концом второго, если совмещены конец вектора и начало вектора .
        Сумма двух векторов и () — это вектор, идущий из начала вектора в конец вектора при условии, что начало вектора приложено к концу вектора (правило треугольника).

        Свойства операции сложения векторов:
        1) Переместительное свойство: (коммутативность).
        2) Сочетательное свойство: (ассоциативность).
        3) Существует нулевой вектор , такой, что для любого вектора (особая роль нулевого вектора).
        Нулевой вектор порождается нулевым закрепленным вектором, то есть точкой.
        4) Для каждого вектора существует противоположный ему вектор , такой, что . Вектор называется вектором, противоположным вектору .
        Правило параллелограмма (правило сложения векторов): если векторы и приложены к общему началу и на них построен параллелограмм, то сумма этих векторов представляет собой диагональ параллелограмма, идущую из общего начала векторов и

        Вычитание векторов определяется через сложение: .
        Другими словами, если векторы и приложены к общему началу, то разностью векторов и будет вектор , идущий из конца вектора к концу вектора .

      • Операция умножения вектора на число.

        Произведением вектора на число называется вектор такой, что:
        1) если λ > 0, ≠ , то получается из растяжением в λ раз: ;
        2) если λ < 0, ≠ , то получается из растяжением в |λ| раз и последующим отражением: ;
        3) если λ = 0 или , то .
        Свойства операции умножения:
        1) Распределительное свойство относительно суммы чисел: для любых действительных и всех (дистрибутивность).
        2) Распределительное свойство относительно суммы векторов: (дистрибутивность).
        3) Сочетательное свойство числовых сомножителей: (ассоциативность).
        4) Существование единицы: .

        Ортонормированный базис. Декартова прямоугольная система координат.
      • Ортонормированный базис (ОНБ) — это три взаимно перпендикулярных вектора с длинами, равными единице.

        Обозначения:

      • Базисные орты — это векторы .
      • Зафиксированная точка О – это начало координат.
        Отложим от точки O векторы .
        Полученная система координат — это прямоугольная декартова система координат.
      • Декартовы координаты вектора — это координаты любого вектора в этом базисе:

        Пример 11.

      • Координатные оси — это прямые линии, проведенные через начало координат (точку O) по направлениям базисных векторов:
        – порождает Ox;
        – порождает Oy;
        – порождает Oz.
      • Абсцисса — это координата точки M (вектора в декартовой системе координат по оси Ox.
        Ордината — это координата точки M (вектора в декартовой системе координат по оси Oy.
        Аппликата — это координата точки M (вектора ) в декартовой системе координат по оси Oz.
      • Декартовы прямоугольные координаты x, y, z вектора равны проекциям этого вектора на оси Ox, Oy, Oz, соответственно. Иначе:

        где α, β, γ – углы, которые составляет вектор с координатными осями Ox, Oy, Oz, соответственно, при этом cosα, cosβ, cosγ называются направляющими косинусами вектора . Пример 12.
        Для направляющих косинусов справедливо соотношение:

      • Орт направления — это вектор единичной длины данного направления.

      Формулы, уравнения, теоремы, примеры решения задач

      Скалярное произведение векторов. Формулы и определение

       

      Основные определения

      Система координат — способ определить положение и перемещение точки или тела с помощью чисел или других символов.

      Координаты — это совокупность чисел, которые определяют положение какого-либо объекта на прямой, плоскости, поверхности или в пространстве. Как найти координаты точки мы рассказали в этой статье.

      Скаляр — это величина, которая полностью определяется в любой координатной системе одним числом или функцией.

      Вектор — направленный отрезок прямой, для которого указано, какая точка является началом, а какая — концом.

      Вектор с началом в точке A и концом в точке B принято обозначать как →AB. Векторы также можно обозначать малыми латинскими буквами со стрелкой или черточкой над ними, вот так: →a.

      Скалярное произведение — это операция над двумя векторами, результатом которой является скаляр, то есть число, которое не зависит от выбора системы координат.

      Результат операции является число. То есть при умножении вектор на вектор получается число. Если длины векторов |→a|, |→b| — это числа, косинус угла — число, то их произведение |→a|*|→b|*cos∠(→a, →b) тоже будет числом.

      Чтобы разобраться в теме этой статьи, нам еще нужно узнать особенности угла между векторами.

       

      Приходите тренироваться в детскую школу Skysmart. Ученики решают захватывающие задачки вместе с красочными героями на интерактивной платформе, чертят вместе с учителем на онлайн-доске и не боятся школьных контрольных.

      Запишите ребенка на бесплатный вводный урок математики и начните заниматься в удовольствие уже завтра!

      Угол между векторами

      Угол между векторами ∠(→a, →b) может принимать значения от 0° до 180° градусов включительно. Аналитически это можно записать в виде двойного неравенства: 0°=<∠(→a; →b)=<180° либо 0°=<∠(→a; →b)=<π.

      Значок угла ∠ можно опустить и писать просто: (→a;→b).

      Пусть даны два вектора →a, →b.

      Отложим их от некоторой точки О пространства: →OA = →a; →OB = →b. Тогда угол между векторами — это угол ∠AOB = (→a, →b).

      Угол между векторами может быть прямым, тупым или острым. Рассмотрим каждый случай:

       

      1. Если векторы сонаправлены, то угол между ними равен 0°.

       

      Так как косинус угла в 0° равен единице, то скалярное произведение сонаправленных векторов является произведением их длин. Если два вектора равны, то такое скалярное произведение называют скалярным квадратом.

       

      2. Если угол между векторами равен 90°, то такие векторы перпендикулярны друг другу.

       

      Так как косинус прямого угла равен 0, то скалярное произведение перпендикулярных векторов равно 0.

       

      3. Если векторы направлены в разные стороны, тогда угол между ними 180°.

      Так как косинус угла в 180° равен -1, то скалярное произведение противоположно направленных векторов равно отрицательному произведению их длин.

       

      Также векторы могут образовывать тупой угол. Это выглядит так:

      Важно!

      Так как косинус тупого угла отрицательный, то скалярное произведение векторов, которые образуют тупой угол, является тоже отрицательным.

      Скалярное произведение векторов

      Определение скалярного произведения можно сформулировать двумя способами:

      Скалярное произведение двух векторов a и b дает в результате скалярную величину, которая равна сумме попарного произведения координат векторов a и b.

      1. Геометрическая интерпретация.

        Скалярным произведением двух векторов a и b будет скалярная величина, равная произведению модулей этих векторов, умноженная на косинус угла между ними:

        →a * →b = →|a| * →|b| * cosα

      2. Алгебраическая интерпретация.

      Что важно запомнить про геометрическую интерпретацию скалярного произведения:

      • Если угол между векторами острый и векторы ненулевые, то скалярное произведение положительно, то есть cosα > 0.
      • Если угол между векторами тупой и векторы ненулевые, то скалярное произведение отрицательно, так как cosα < 0.
      • Если угол между векторами прямой, то скалярное произведение равно 0 так как , то есть cosα = 0.

      Скалярное произведение в координатах

      Вычисление скалярного произведения можно произвести через координаты векторов в заданной плоскости или в пространстве.

      Скалярным произведением двух векторов на плоскости или в трехмерном пространстве в прямоугольной системе координат называется сумма произведений соответствующих координат векторов →a и →b.

      То есть для векторов →a = (ax, ay), →b = (bx, by) на плоскости в прямоугольной декартовой системе координат формула для вычисления скалярного произведения имеет вид: (→a, →b) = ax*bx + ay*by

      А для векторов →a = (ax, ay, az), →b = (bx, by, bz) в трехмерном пространстве скалярное произведение в координатах находится так: (→a, →b) = ax*bx + ay*by + az*bz

      Докажем это определение:

      1. Сначала докажем равенства

        для векторов →a = (ax, ay), →b = (bx, by) на плоскости, заданных в прямоугольной декартовой системе координат.

        Отложим от начала координат (точка О) векторы →OB = →b = (bx, by) и →OA = →a = (ax, ay)

        Тогда, →AB = →OB — →OA = →b — →a = (bx — ax, by — ay)

      2. Будем считать точки О, А и В вершинами треугольника ОАВ. По теореме косинусов можно записать:

        Так как:

        то последнее равенство можно переписать так:

        а по первому определению скалярного произведения имеем

        откуда

      3. Вспомнив формулу вычисления длины вектора по координатам, получаем
      4. Абсолютно аналогично доказывается справедливость равенств (→a, →b) = |→a|*|→b|*cos(→a, →b) = ax*bx + ay*by + ax*bz для векторов →a = (ax, ay, az), →b = (bx, by, bz), заданных в прямоугольной системе координат трехмерного пространства.
      5. Формула скалярного произведения векторов в координатах позволяет заключить, что скалярный квадрат вектора равен сумме квадратов всех его координат: на плоскости (→a, →a) = ax2 + ay2 в пространстве (→a, →a) = ax2 + ay2 + az2.

      Формулы скалярного произведения векторов заданных координатами

      Формула скалярного произведения векторов для плоских задач

      В плоской задаче скалярное произведение векторов a = {ax ; ay} и b = {bx ; by} можно найти по формуле:

      a * b = ax * bx + ay * by

      Формула скалярного произведения векторов для пространственных задач

      В пространственной задаче скалярное произведение векторов a = {ax ; ay ; az} и b = {bx ; by ; bz} можно найти по формуле:

      a * b = ax * bx + ay * by + az * bz

      Формула скалярного произведения n-мерных векторов

      В n-мерном пространстве скалярное произведение векторов a = {a1; a2; … ; an} и b = {b1; b2; … ; bn} можно найти по формуле:

      a * b = a1 * b1 + a2 * b2 + … + an * bn

      Свойства скалярного произведения

      Свойства скалярного произведения векторов:

      1. Скалярное произведение вектора самого на себя всегда больше или равно нулю. В результате получается нуль, если вектор равен нулевому вектору.

        →а * →а > 0

        →0 * →0 = 0

      2. Скалярное произведение вектора самого на себя равно квадрату его модуля:

        →a * →a = →∣∣a∣∣2

      3. Операция скалярного произведения коммуникативна, то есть соответствует переместительному закону:

        →a * →b = →b * →a

      4. Операция скалярного умножения дистрибутивна, то есть соответствует распределительному закону:

        (→a + →b) * →c = →a * →c + →b * →c

      5. Сочетательный закон для скалярного произведения:

        (k * →a) * →b = k * (→a * →b)

      6. Если скалярное произведение двух ненулевых векторов равно нулю, то эти векторы ортогональны, то есть перпендикулярны друг другу:

        a ≠ 0, b ≠ 0, a * b = 0 <=> a ┴ b

      Эти свойства очень легко обосновать, если отталкиваться от определения скалярного произведения в координатной форме и от свойств операций сложения и умножения действительных чисел.

      Для примера докажем свойство коммутативности скалярного произведения (→a, →b) = (→b, →a)

      По определению (→a, →b) = ax*bx + ay*by и (→b, →a) = bx*ax + by*ay. В силу свойства коммутативности операции умножения действительных чисел, справедливо ax*bx = bx*ax b ay*by = by*ay, тогда ax*bx + ay*by = bx*ax + by*ay.

      Следовательно, (→a, →b) = (→b, →a), что и требовалось доказать.

      Аналогично доказываются остальные свойства скалярного произведения.

      Следует отметить, что свойство дистрибутивности скалярного произведения справедливо для любого числа слагаемых, то есть,

      и,

      откуда следует:

       

      Примеры вычислений скалярного произведения

      Пример 1.

      Вычислите скалярное произведение двух векторов →a и →b, если их длины равны 3 и 7 единиц соответственно, а угол между ними равен 60 градусам.

      Как решаем:

      У нас есть все данные, чтобы вычислить скалярное произведение по определению:

      (→a,→b) = →|a| * →|b| * cos(→a,→b) = 3 * 7 cos60° = 3 * 7 * 1/2 = 21/2 = 10,5.

      Ответ: (→a,→b) = 21/2 = 10,5.

      Пример 2.

      Найти скалярное произведение векторов →a и →b, если →|a| = 2, →|b| = 5, ∠(→a,→b) = π/6.

      Как решаем:

      Используем формулу →a * →b = →|a| * →|b| * cosα.

      В данном случае:

      →a * →b = →|a| * →|b| * cosα = 2 * 5 * cosπ/6 = 10 * √3/2 = 5√3

      Ответ: →a * →b = 5√3.

      Пример 3.

      Как найти скалярное произведение векторов →a = 7*→m + 3*→n и →b = 5*→m + 8*→n, если векторы →m и →n перпендикулярны и их длины равны 3 и 2 единицы соответственно.

      Как решаем:

      По свойству дистрибутивности скалярного произведения имеем

      Сочетательное свойство позволяет нам вынести коэффициенты за знак скалярного произведения:

      В силу свойства коммутативности последнее выражение примет вид

      Итак, после применения свойств скалярного произведения имеем

      Осталось применить формулу для вычисления скалярного произведения через длины векторов и косинус угла между ними:

      Ответ: (→a,→b) = 411.

      Пример 4.

      В правильной треугольной призме ABCA1B1C1, все ребра которой равны 1, найти косинус угла между прямыми AB1 и BC1.

      Как решаем:

      1. Введем систему координат.

        Если сделать выносной рисунок основания призмы, получим понятный плоскостной рисунок с помощью которого можно легко найти координаты всех интересующих точек.

      2. Точка А имеет координаты (0;0;0). Точка С — (1;0;0). Точка В — (1/2;√3/2;0). Тогда точка В1 имеет координаты (1/2;√3/2;1), а точка С1 – (1;0;1).
      3. Найдем координаты векторов →AB1 и →BC1:
      4. Найдем длины векторов →AB1 и →BC1:
      5. Найдем скалярное произведение векторов →AB1 и →BC1:
      6. Найдем косинус угла между прямыми AB1 и BC1:

      Ответ: 1/4.

      Пример 5.

      а) Проверить ортогональность векторов: →a(1; 2; -4) и →b(6; -1; 1) .

      б) Выяснить, будут ли перпендикулярными отрезки KL и MN, если K(3;5), L(-2;0), M(8;-1), N(1;4).

      Как решаем:

      а) Выясним, будут ли ортогональны пространственные векторы. Вычислим их скалярное произведение: →ab = 1*6 + 2*(-1) + (-4)*1 = 0, следовательно

      б) Здесь речь идёт об обычных отрезках плоскости, а задача всё равно решается через векторы. Найдем их: →KL(-2-3; 0-5) = →KL(-5; -5), →MN(1-8; 4-(-1)) = →MN(-7;5)

      Вычислим их скалярное произведение: →KL*→MN = -5*(-7) + (-5)*5 = 10 ≠ 0, значит, отрезки KL и MN не перпендикулярны.

      Обратите внимание на два существенных момента:

      • В данном случае нас не интересует конкретное значение скалярного произведения, важно, что оно не равно нулю.
      • В окончательном выводе подразумевается, что если векторы не ортогональны, значит, соответствующие отрезки тоже не будут перпендикулярными. Геометрически это очевидно, поэтому можно сразу записывать вывод об отрезках, что они не перпендикулярны.

      Ответ: а) →a перпендикулярно →b, б) отрезки KL, MN не перпендикулярны.

      Пример 6.

      Даны три вершины треугольника A(-1; 0), B(3; 2), C(5; -4). Найти угол при вершине B — ∠ABC.

      Как решаем:

      По условию чертеж выполнять не требуется, но для удобства можно сделать:

      Требуемый угол ∠ABC помечен зеленой дугой. Сразу вспоминаем школьное обозначение угла: ∠ABC — особое внимание на среднюю букву B — это и есть нужная нам вершина угла. Для краткости можно также записать просто ∠B.

      Из чертежа видно, что угол ∠ABC треугольника совпадает с углом между векторами →BA и →BC, иными словами: ∠ABC = ∠(→BA; →BC).

      Найдем векторы:

      Вычислим скалярное произведение:

      Вычислим длины векторов:

      Найдем косинус угла:

      Когда такие примеры не будут вызывать трудностей, можно начать записывать вычисления в одну строчку:

      Полученное значение не является окончательным, поэтому нет особого смысла избавляться от иррациональности в знаменателе.

      Найдём сам угол:

      Если посмотреть на чертеж, то результат действительно похож на правду. Для проверки угол также можно измерить и транспортиром.

      Ответ: ∠ABC = arccos(1/5√2) ≈1,43 рад. ≈ 82°

      Важно не перепутать, что в задаче спрашивалось про угол треугольника, а не про угол между векторами. Поэтому указываем точный ответ: arccos(1/5√2) и приближенное значение угла: ≈1,43 рад. ≈ 82°, которое легко найти с помощью калькулятора.

      А те, кому мало и хочется еще порешать, могут вычислить углы ∠A, ∠C, и убедиться в справедливости канонического равенства ∠A + ∠B + ∠C = 180°.

      Чтобы знания превратились в практический навык — запишите ребенка на бесплатный вводный урок математики в Skysmart. На занятии покажем, как все устроено, решим пару задачек и дадим рекомендации по программе обучения для вашего ребенка.

      Скалярное произведение векторов

      Геометрическая интерпретация. Скалярным произведением двух векторов a и b будет скалярная величина, равная произведению модулей этих векторов умноженного на косинус угла между ними:

      a · b = |a| · |b| cos α

      Алгебраическая интерпретация. Скалярным произведением двух векторов a и b будет скалярная величина, равная сумме попарного произведения координат векторов a и b.

      Формулы скалярного произведения векторов заданных координатами

      Формула скалярного произведения векторов для плоских задач

      В случае плоской задачи скалярное произведение векторов a = {ax ; ay} и b = {bx ; by} можно найти воспользовавшись следующей формулой:

      a · b = ax · bx + ay · by

      Формула скалярного произведения векторов для пространственных задач

      В случае пространственной задачи скалярное произведение векторов a = {ax ; ay ; az} и b = {bx ; by ; bz} можно найти воспользовавшись следующей формулой:

      a · b = ax · bx + ay · by + az · bz

      Формула скалярного произведения n -мерных векторов

      В случае n-мерного пространства скалярное произведение векторов a = {a1 ; a2 ; . .. ; an} и b = {b1 ; b2 ; … ; bn} можно найти воспользовавшись следующей формулой:

      a · b = a1 · b1 + a2 · b2 + … + an · bn

      Примеры задач на вычисление скалярного произведения векторов

      Примеры вычисления скалярного произведения векторов для плоских задач

      Пример 1. Найти скалярное произведение векторов a = {1; 2} и b = {4; 8}.

      Решение: a · b = 1 · 4 + 2 · 8 = 4 + 16 = 20.

      Пример 2. Найти скалярное произведение векторов a и b, если их длины |a| = 3, |b| = 6, а угол между векторами равен 60˚.

      Решение: a · b = |a| · |b| cos α = 3 · 6 · cos 60˚ = 9.

      Пример 3. Найти скалярное произведение векторов p = a + 3b и q = 5a — 3 b, если их длины |a| = 3, |b| = 2, а угол между векторами a и b равен 60˚.

      Решение:

      p · q = (a + 3b) · (5a — 3b) = 5 a · a — 3 a · b + 15 b · a — 9 b · b =

      = 5 |a|2 + 12 a · b — 9 |b|2 = 5 · 32 + 12 · 3 · 2 · cos 60˚ — 9 · 22 = 45 +36 -36 = 45.

      Пример 4. Найти скалярное произведение векторов (a + 2i)·(b — 2j),если a = {1; 2} и b = {4; -8}.

      Решение: Запишем вектора a и b через ортонормированные базисные вектора i и j:

      a = i + 2j
      b = 4i — 8j

      Тогда используя свойства ортов (i2 = 1, j2 = 1, i·j = 0)

      (a + 2i)·(b — 2j) = (i + 2j + 2i)·(4i — 8j — 2j) = (3i + 2j)·(4i — 10j) = 12i2 — 30i·j + 12j·i — 20j2 = 12 — 0 + 0 — 20 = -8

      Пример вычисления скалярного произведения векторов для пространственных задач

      Пример 5. Найти скалярное произведение векторов a = {1; 2; -5} и b = {4; 8; 1}.

      Решение: a · b = 1 · 4 + 2 · 8 + (-5) · 1 = 4 + 16 — 5 = 15.

      Пример вычисления скалярного произведения для n -мерных векторов

      Пример 6. Найти скалярное произведение векторов a = {1; 2; -5; 2} и b = {4; 8; 1; -2}.

      Решение: a · b = 1 · 4 + 2 · 8 + (-5) · 1 + 2 · (-2) = 4 + 16 — 5 -4 = 11.

      Понятие вектора. Действия с векторами, их свойства — сложение и вычитание векторов, умножение на число, коллинеарность. Скалярное умножение (произведение) векторов. Проекции, разложение векторов, координаты, действия в координатах, взаимное расположение

      Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Математический справочник / / Математика для самых маленьких. Шпаргалки. Детский сад, Школа.  / / Понятие вектора. Действия с векторами, их свойства — сложение и вычитание векторов, умножение на число, коллинеарность. Скалярное умножение (произведение) векторов. Проекции, разложение векторов, координаты, действия в координатах, взаимное расположение

      Поделиться:   


      Понятие вектора.

      Коллинеарные векторы. Действия с векторами и их свойства — сложение и


      вычитание векторов, умножение вектора на число, критерий коллинеарности. Скалярное умножение

      (произведение) векторов. Проекция вектора на вектор. Разложение векторов по неколлинеарным

      векторам. Координаты вектора на плоскости. Действия с векторами в координатах на плоскости.

      Взаимное расположение векторов. Разложение вектора по координатным векторам.

      Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

      Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

      Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.

      Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.

      Коды баннеров проекта DPVA. ru
      Начинка: KJR Publisiers

      Консультации и техническая
      поддержка сайта: Zavarka Team

      Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса.
      Free xml sitemap generator

      Онлайн калькуляторы, расчеты и формулы на GELEOT.RU

      Векторы представляют собой особый раздел аналитической геометрии, который в том числе оказал значительное влияние на развитие физики. Сам по себе вектор выглядит как отрезок, который имеет начало и имеет конец, определен заданной конечными точками длиной этого отрезка. Но внутри вектора кроется множество других скрытых функций, за счет того что вектор задает направление. Поэтому если для отрезка не имеет значения какая точка названа началом, а какая концом, и чаще просто применяется принцип чтения «слева направо», то для векторов AB и BA – это диаметрально противоположные понятия.

      Итак, в векторе присутствует две важных составляющих – это его длина и направление. Тем не менее, координатами вектора задается не его фактическая длина, а местоположение на плоскости или в пространстве. Поэтому длина вектора, иначе называемая модуль вектора, вычисляется, используя прямоугольный треугольник с осями координат. Дальнейшие действия с вектором также чаще используют именно его координаты, нежели фактическую длину. Работе с векторами можно провести аналогию с целыми числами, — как только появляются отрицательные числа на числовой оси, приходится не только считать значение примера, но и все время обращать внимание на знаки. Так и с векторами, во всех действиях – будь то сложение, вычитание, умножение скалярное или векторное и другие действия, приходится не только учитывать реальные масштабы вектора – координаты, длина или угол, но и принимать в расчет его направление. К слову, направления векторов также находят отражение в знаках – обратный изначальному вектор всегда будет со знаком «минус».

      В данном разделе разложены все основные действия с векторами, такие как нахождение длины вектора, координат вектора, сложение векторов, вычитание векторов, скалярное произведение векторов, векторное произведение векторов, смешанное произведение трех векторов, вычисление угла между векторами и другие. Все расчет можно произвести для векторов на плоскости или для векторов в пространстве. Также доступен векторный калькулятор, который вычисляет все возможные параметры одного и более векторов, с заданными координатами точек вектора.

      Векторов — Математика A-Level Revision

      Векторная величина имеет как величину, так и направление. Ускорение, скорость, сила и перемещение — все это примеры векторных величин. Скалярная величина имеет только величину (поэтому направление не имеет значения). Примеры включают скорость, время и расстояние.

      Единичные векторы

      Единичный вектор — это вектор, который имеет величину 1. Обычно используются три важных единичных вектора, и это векторы в направлении осей x, y и z. Единичный вектор в направлении оси x равен i , единичный вектор в направлении оси y равен j , а единичный вектор в направлении оси z равен k .

      Запись векторов в этой форме может облегчить работу с векторами.

      Величина вектора

      Величину вектора можно найти с помощью теоремы Пифагора .

      Обозначим величину вектора a через | a |

      Векторы положения

      Векторы положения — это векторы, определяющие положение точки относительно фиксированной точки (начала координат).

      Например, точки A, B и C являются вершинами треугольника с векторами положения a , b и c соответственно:

      Вы можете рисовать в исходной точке, где хотите.

      Обратите внимание, что = — a + b = b a , потому что вы можете добраться от A до B, перейдя от A к O, а затем перейдя от O к B.

      Векторное уравнение прямой

      Векторное уравнение прямой, проходящей через точку a и в направлении d :

      Это означает, что для любого значения t точка r является точкой на прямой.

      Если нам даны векторные уравнения двух разных линий, мы сможем определить, где пересекаются линии, из их уравнений.

      Пример

      Найдите, где пересекаются прямые с уравнениями r = i + j + t (3 i j ) и r = — i + s ( j ).

      Когда они пересекаются, мы можем приравнять уравнения друг другу:

      i + j + t (3 i j ) = — i + s ( j )

      Коэффициенты приравнивания:
      1 + 3t = -1 и 1 — t = s
      Итак, t = -2/3 и s = 5/3

      Таким образом, вектор положения точки пересечения задается путем подстановки t = -2/3 или s = 5/3 в одно из приведенных выше уравнений.Это дает — i +5 j /3.

      Скалярное произведение

      Предположим, у нас есть два вектора:

      a i + b j + c k и d i + e j + f k , то их скалярное (или точечное) произведение: ad + be + fc. Итак, умножьте коэффициенты i вместе, коэффициенты j вместе и коэффициенты k вместе и сложите их все.

      Обратите внимание, что это скалярное число (не вектор).

      Запишем скалярное произведение двух векторов a и b как a · b .

      Пример

      Если a = i + 4 j — 2 k и b = 2 i + 4 j + 6 k , то a · b = 2 + 16 — 12 = 6

      Угол между двумя векторами

      Мы можем использовать скалярное произведение, чтобы найти угол между двумя векторами, благодаря следующей формуле:

      Важным фактом является то, что два вектора перпендикулярны (ортогональны) тогда и только тогда, когда их скалярное произведение равно нулю.Это потому, что если q = 90 градусов выше, то a · b = 0.

      В этом видео рассматриваются векторы и скаляры.

      Величина и направление векторов

      Величина вектора

      Величина вектора

      п

      Q

      это расстояние между начальной точкой

      п

      и конечная точка

      Q

      . В символах величина

      п

      Q

      записывается как

      |

      п

      Q

      |

      .

      Если заданы координаты начальной и конечной точек вектора,

      Формула расстояния

      можно использовать для определения его величины.

      |

      п

      Q

      |

      знак равно

      (

      Икс

      2

      Икс

      1

      )

      2

      +

      (

      y

      2

      y

      1

      )

      2


      Пример 1:

      Найдите величину вектора

      п

      Q

      чья начальная точка

      п

      Я сидел

      (

      1

      ,

      1

      )

      и конечная точка находится в

      Q

      Я сидел

      (

      5

      ,

      3

      )

      .

      Решение:

      Используйте формулу расстояния.

      Подставьте значения

      Икс

      1

      ,

      y

      1

      ,

      Икс

      2

      , а также

      y

      2

      .

      |

      п

      Q

      |

      знак равно

      (

      5

      1

      )

      2

      +

      (

      3

      1

      )

      2

      знак равно

      4

      2

      +

      2

      2

      знак равно

      16

      +

      4

      знак равно

      20

      4.5

      Величина

      п

      Q

      около

      4.5

      .

      Направление вектора

      Направление вектора — это мера угла, который он образует с

      горизонтальная линия

      .

      Для определения направления вектора можно использовать одну из следующих формул:

      загар

      θ

      знак равно

      y

      Икс

      , где

      Икс

      горизонтальное изменение и

      y

      это вертикальное изменение

      или же

      загар

      θ

      знак равно

      y

      2

      y

      1

      Икс

      2

      Икс

      1

      , где

      (

      Икс

      1

      ,

      y

      1

      )

      начальная точка и

      (

      Икс

      2

      ,

      y

      2

      )

      конечная точка.


      Пример 2:

      Найдите направление вектора

      п

      Q

      чья начальная точка

      п

      Я сидел

      (

      2

      ,

      3

      )

      и конечная точка находится в

      Q

      Я сидел

      (

      5

      ,

      8

      )

      .

      Даны координаты начальной и конечной точек.Подставьте их в формулу

      загар

      θ

      знак равно

      y

      2

      y

      1

      Икс

      2

      Икс

      1

      .

      загар

      θ

      знак равно

      8

      3

      5

      2

      знак равно

      5

      3

      Найдите обратный загар и воспользуйтесь калькулятором.

      θ

      знак равно

      загар

      1

      (

      5

      3

      )

      59

      °

      Вектор

      п

      Q

      имеет направление около

      59

      °

      .

      Векторные уравнения

      Угол между двумя плоскостями

      Найден угол между двумя плоскостями
      используя скалярное произведение.
      Он равен острому углу, определяемому по
      векторы нормали к плоскостям.

      Пример

      Рассчитать угол между плоскостями
      π 1 : х + 2y -2z = 5
      и π 2 : 6x -3y + 2z = 8

      Расстояние между параллельными плоскостями

      Пусть P будет точкой на плоскости π 1 : ax + by + cz = n
      а.х = п

      а Q — точка на плоскости π 2 : ax + by + cz = m
      п. X =

      м

      Поскольку плоскости параллельны, они имеют общую нормаль: a
      a = (a i + b j + c k )

      Расстояние между самолетами

      Пример

      Рассчитать расстояние между плоскостями
      π 1 : x + 2y — 2z = 5
      и π 2 : 6x + 12y — 12z = 8

      Копланарные векторы

      Если существует связь между векторами a , b и c
      так что c = λ a + μ b , где λ и μ — константы ,
      , тогда векторы a, b и c копланарны.

      Если три вектора копланарны,
      c = λ a + μ b

      Векторное уравнение плоскости

      Из копланарного сечения выше
      c = λ a + μ b

      Когда используются векторы положения,

      r = (1-λ-u) a + λ b + μ c — векторное уравнение плоскости .

      Так как λ и b переменные, будет много возможных уравнений для плоскости.

      Эффекты изменения λ и μ

      Пример

      Найдите векторное уравнение плоскости через точки
      A (-1, -2, -3), B (-2,0,1) и C (-4, -1, -1)

      Если λ = 2 и μ = 3

      Когда A — известная точка на плоскости,
      R — любая старая точка на плоскости, а b и c — векторы
      .
      параллельно плоскости,

      векторное уравнение плоскости :
      r = a + λ b + μ c

      Уравнения линии

      Линия может быть описана, когда на ней есть точка и
      его вектор направления — вектор, параллельный прямой — известны.

      На схеме ниже линия L проходит
      через точки
      A (x 1 , y 1 , z 1 ) и P (x, y, z).

      u — вектор направления a i + b j + c k
      Находясь на линии, он имеет то же направление, что и
      любая параллельная линия.

      O — происхождение.
      a и p представляют собой векторы положения A и P.

      Пример

      Найдите векторное уравнение прямой, проходящей через
      (3,2,1), которая параллельна вектору 2 i +3 j +4 k

      Пример
      Найти векторную форму уравнения
      прямая, которая имеет параметрические уравнения

      Пример

      Найдите декартову форму прямой, у которой
      вектор положения 3 i +2 j + k и параллелен
      вектор i j + k

      Пример

      Найдите векторное уравнение прямой, проходящей через
      через A (1,2,3) и B (4,5,6)

      Пример

      Пример

      Угол между прямой и плоскостью

      Угол θ между прямой и плоскостью равен
      дополнение угла между линией и
      нормаль к плоскости.

      Если линия имеет вектор направления u и
      перпендикулярно плоскости a, затем

      Пример

      1)

      2)

      Пересечение двух прямых

      Пример

      Пересечение двух плоскостей

      Найти уравнения линии пересечения
      двух плоскостей, вектора направления и точки
      на линии не требуется.

      Поскольку линия пересечения лежит в обеих плоскостях,
      вектор направления параллелен векторным произведениям
      нормали каждой плоскости.

      Пример

      Найдите уравнение для линии пересечения
      самолетов

      -3x + 2y + z = -5
      7x + 3y — 2z = -2

      Расстояние от точки до плоскости

      Чтобы найти расстояние от точки P до плоскости

      1. Найдите уравнение проекции PP ’, используя
        нормаль к плоскости и точка P.
      2. Найдите координаты P ’, перекресток
        с самолетом.
      3. Примените формулу расстояния к PP ’

      Альтернативно

      Пример

      Найти расстояние между точкой (3,1, -2)
      а плоскость x + 2y + 2z = — 4

      Альтернативно

      Расстояние от точки до линии

      Чтобы найти расстояние от точки P до линии L

      1. Пусть линия имеет вектор направления u и параметр λ
      2. Найдите координаты PP ’, используя скалярное произведение с u
        и точка P.
      3. Примените формулу расстояния к PP ’

      Пересечение трех плоскостей

      Чтобы решить пересечение,
      использовать уравнения плоскости ax + by + cz + d = 0
      для формирования расширенной матрицы, которая решается
      для x, y и z.

      Пересечение трех плоскостей может быть:

      Одна точка

      Найдено уникальное решение

      Пример

      Линия пересечения

      Существует бесконечное количество решений

      Пример

      Параметрические уравнения

      Две линии пересечения

      Бесконечное количество решений

      Пример

      Использование второй строки

      Заменить в первую строку

      Подставить в третье уравнение

      Три линии пересечения
      Аналогично описанному выше.
      Осмотрите каждую пару самолетов по очереди.

      Пример

      Плоскость пересечения

      Два повторяющихся уравнения

      Пример

      Нет согласованности

      Перекресток запрещен

      Пример

      Нет согласованности

      Все плоскости параллельны

      © Александр Форрест

      Что такое вектор в математике? Список основных векторных формул и частей вектора

      Что такое вектор?

      Векторы могут быть определены несколькими способами в зависимости от контекста, в котором они используются. Вектор имеет как величину, так и направление, которое показано над направленным отрезком линии, где длина обозначает величину вектора, а стрелка указывает направление от хвоста к голове.

      Два вектора похожи, если они имеют одинаковую величину и направление. Величина или направление вектора относительно положения не меняется. Но если вы растянете или переместите вектор от головы или хвоста, то изменится и величина, и направление.

      Другими словами, вектор — это величина, имеющая как величину, так и направление.Есть скалярные величины, которые имеют только величину и измеряются вектором. Вектор важен не только в математике, но и в физике, такой как воздухоплавание, космос, путеводитель и т. Д. Пилоты используют векторные величины, сидя в самолете и безопасно перемещая его в другом направлении.

      Если вы уверены в определении вектора и его использовании, следующим важным шагом будет изучение представления векторов. Они представлены в виде луча и пишутся строчными или прописными буквами. Как правило, один вектор представлен в обеих формах — алфавитах в верхнем и нижнем регистре. Если вектор записан в виде AB, то A — это хвост, а B — голова.

      Список основных векторных формул

      Векторы делятся на две основные категории: одна — это скалярное произведение, а другая — кросс-произведение. Список основных формул доступен для обеих категорий для решения геометрического преобразования в 2-х и 3-х измерениях. Эти формулы часто используются в физике и математике.{-1} \ frac {y} {x} \]

      Части векторов

      Части в векторах принимаются за углы, направленные к осям координат. Например, если какой-то вектор направлен на северо-запад, то его части будут вектором на запад и вектором на север. Итак, векторы делятся на две части, в основном, где имена могут быть разными, но концепция одинакова.

      Зачем студентам нужны векторные формулы?

      Изучив старые книги по геометрии, вы узнаете об эволюции векторов в алгебре и о том, как это полезно для студентов. Векторы изначально были названы алгеброй отрезков и ориентированы на перемещения. Давайте посмотрим на некоторые преимущества, по которым студенты должны изучать векторы в школе, а также во время учебы в высших учебных заведениях.

      Векторы важны как для физики, так и для математики, и было обнаружено, что они упрощают преобразование геометрии. Это означает, что можно быстро получить представление о геометрии и освоить важную часть линейной алгебры. Популярное применение векторов включает в себя механику частиц, механику жидкости, планарное описание, расчет траекторий, трехмерное движение и т. Д.

      Другая область, где используются векторы, — это электромагнетизм, аналитическая геометрия, координатная геометрия и т. Д. С четким пониманием векторов студенты не только продвигаются в своей карьере, но и сдают различные конкурсные экзамены.

      Введение, формула, свойства, решаемые примеры и часто задаваемые вопросы

      Математическое представление физических величин, для которых можно определить как величину, так и направление, называется вектором. Вектор любой физической величины представлен в виде прямой линии со стрелкой. В векторном определении длина прямой линии обозначает величину вектора, а острие стрелки указывает его направление. Любые два вектора можно рассматривать как идентичные векторы, если они имеют одинаковую величину и направление. Лучшим примером вектора является сила, приложенная к объекту, потому что и сила, и направление приложенной силы влияют на ее действие на объект. Вращение или перемещение вектора вокруг себя никогда не изменит его величину.Изображение будет скоро загружено.

      Vector Math

      Vector Math находит широкий спектр приложений в различных областях алгебры, геометрии и физики. Как обсуждалось выше, вектор представлен в виде прямой линии со стрелкой. Конечные точки вектора обычно обозначаются заглавными буквами английского алфавита. Векторы символически представлены в виде конечных точек со стрелкой или строчной буквы со стрелкой. Изображение будет скоро загружено.

      В приведенном выше векторе область, заключенная в скобку-цветок, указывает величину вектора, а острие стрелки указывает направление вектора. Этот вектор символически представлен как \ [\ overline {AB} \] или \ [\ overrightarrow {a} \]. Величина этого вектора задается как | AB | или | a |. Он представляет собой длину вектора и обычно вычисляется с помощью теоремы Пифагора. Основные математические операции, такие как сложение, вычитание и умножение, могут выполняться над векторами.Однако разделение двух векторов невозможно.

      Словарь векторов:

      Наиболее важные термины, связанные с векторами:

      1. Нулевой вектор: вектор с нулевой величиной.

      2. Единичный вектор: вектор с величиной, равной одной единице.

      3. Вектор положения: вектор, обозначающий положение точки относительно ее начала координат.

      4. Co Начальный вектор: два или более вектора с одной и той же начальной точкой.

      5. Подобные и отличные векторы: Векторы с одинаковым направлением называются одинаковыми векторами, а векторы с разными направлениями называются разными векторами.

      6. Копланарные векторы: векторы в одной плоскости.

      7. Коллинеарный вектор: векторы, лежащие на одной прямой.

      8. Равные векторы: два или более вектора с одинаковой величиной и направлением.

      9. Вектор смещения: Вектор, указывающий смещение объекта из одной точки в другую.

      10. Отрицательный вектор: Отрицательным для любого вектора является другой вектор с той же величиной, но в противоположном направлении.

      Математические операции с вектором
      1. Сложение вектора

      Сложение вектора выполняется с любыми двумя векторами с использованием треугольного закона сложения векторов. Согласно этому закону, два добавляемых вектора представлены двумя сторонами треугольника с одинаковой величиной и направлением. Третья сторона дает величину и направление результирующего вектора сложения.Изображение будет скоро загружено.

      2. Вычитание вектора

      Рассмотрим два вектора a и b. Если вектор «a» должен быть вычтен из вектора «b», необходимо найти отрицательное значение вектора «a», и его следует добавить к вектору «b», используя закон треугольника.

      3. Умножение векторов

      Умножение любых двух векторов выполняется путем нахождения их «перекрестного произведения» или «скалярного произведения».

      a b = | a || b | sin θ n̂

      где, | a | величина вектора ‘a’

      | b | — величина вектора ‘b’

      θ — угол разделения двух векторов ‘a’ и ‘b’

      n̂ — единичный вектор, представляющий направление умножения векторов

      a. b = | a || b | cos θ

      где, | a | величина вектора ‘a’

      | b | — величина вектора «b»

      θ — угол разделения двух векторов «a» и «b»

      • Произведение двух векторов является векторной величиной. Он имеет как величину, так и направление, тогда как скалярное произведение двух векторов имеет только величину и не имеет направления. Итак, это скалярная величина.

      Примеры векторной математики:

      1.Найдите результирующий вектор сложения вектора a = (8,13) и вектора b = (12, 15).

      Решение: вектор сложения ‘a’ и ‘b’, полученный как

      c = a + b

      c = (8, 13) + (12, 15)

      c = (8 + 12) + ( 13 + 15)

      c = (20, 27)

      2. В одном из векторных вопросов k = (3, 4) и m = (7, 9). Вычтите вектор «k» из вектора «m».

      Решение: Чтобы вычесть вектор «k» из вектора «m», необходимо найти отрицательный вектор «k».

      Отрицательный вектор k = — k

      = — (3, 4)

      = (-3, -4)

      Вычитание вектора k из вектора m дается как:

      m — k = m + (-k)

      = (7, 9) + (-3, -4)

      = (7-3), (9-4)

      = (4, 5)

      3.{o} \]

      \ [a \ cdot b = 63 \ times 0 \]

      \ [a \ cdot b = 0 \ text {units} \]

      Интересные факты:
      • Любой геометрический объект, который имеет как величину, так и направление, называется евклидовым вектором.

      • Матрицы также можно использовать с помощью определения вектора. Любая матрица с одной строкой или одним столбцом называется вектором-строкой или вектором-столбцом соответственно.

      Векторный анализ | математика | Британника

      Векторный анализ , раздел математики, который имеет дело с величинами, которые имеют как величину, так и направление. Некоторые физические и геометрические величины, называемые скалярами, можно полностью определить, указав их величину в подходящих единицах измерения. Таким образом, масса может быть выражена в граммах, температура — в градусах по некоторой шкале, а время — в секундах. Скаляры могут быть представлены графически точками на некоторой числовой шкале, такой как часы или термометр. Также существуют величины, называемые векторами, которые требуют указания направления, а также величины. Скорость, сила и смещение являются примерами векторов.Векторная величина может быть представлена ​​графически направленным линейным сегментом, обозначенным стрелкой, указывающей в направлении векторной величины, при этом длина сегмента представляет величину вектора.

      Подробнее по этой теме

      аналитическая геометрия: векторный анализ

      В евклидовом пространстве любой размерности векторы — направленные отрезки прямых — можно задавать координатами.Набор из n элементов (a1, …

      Векторная алгебра.

      Прототипом вектора является направленный отрезок линии A B (, см. Рисунок 1), который, как можно представить, представляет смещение частицы из ее начального положения A, в новое положение B . Чтобы отличать векторы от скаляров, принято обозначать векторы жирными буквами. Таким образом, вектор A B на рисунке 1 может быть обозначен как a , а его длина (или величина) — как | а |.Во многих задачах положение начальной точки вектора несущественно, поэтому два вектора считаются равными, если они имеют одинаковую длину и одинаковое направление.

      Рисунок 1. Закон параллелограмма для сложения векторов

      Encyclopædia Britannica, Inc.

      Равенство двух векторов a и b обозначается обычным символическим обозначением a = b , а полезные определения элементарных алгебраических операций над векторами подсказывает геометрия.Таким образом, если A B = , а на рисунке 1 представляет смещение частицы от A до B , а затем частица перемещается в положение C , так что B C = b , ясно, что смещение от A до C может быть выполнено за одно смещение A C = c . Таким образом, логично записать a + b = c .Это построение суммы c , a и b дает тот же результат, что и закон параллелограмма, в котором результирующее c задается диагональю A C параллелограмма, построенного на векторах. A B и A D как стороны. Поскольку положение начальной точки B вектора B C = b несущественно, отсюда следует, что B C = A D .На рисунке 1 показано, что A D + D C = A C , так что коммутативный закон

      Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
      Подпишитесь сейчас

      используется для сложения векторов. Кроме того, легко показать, что ассоциативный закон

      действительно, поэтому скобки в (2) можно опустить без каких-либо двусмысленностей.

      Если s является скаляром, s a или a s определяется как вектор, длина которого | с || a | и направление которого совпадает с направлением a , когда s, положительно, и противоположно направлению a , если s, отрицательно.Таким образом, a и — a являются векторами, равными по величине, но противоположными по направлению. Приведенные выше определения и хорошо известные свойства скалярных чисел (представленных s и t ) показывают, что

      Поскольку законы (1), (2) и (3) идентичны законам, встречающимся в обычной алгебре, вполне уместно использовать знакомые алгебраические правила для решения систем линейных уравнений, содержащих векторы. Этот факт позволяет вывести чисто алгебраическими средствами многие теоремы синтетической евклидовой геометрии, требующие сложных геометрических построений.

      Произведения векторов.

      Умножение векторов приводит к двум типам произведений: скалярному произведению и перекрестному произведению.

      Точечное или скалярное произведение двух векторов a и b , записанное a · b , является действительным числом | a || b | cos ( a , b ), где ( a , b ) обозначает угол между направлениями a и b . Геометрически,

      Если a и b расположены под прямым углом, тогда a · b = 0, и если ни a , ни b не является нулевым вектором, то исчезновение скалярного произведения показывает, что векторы перпендикуляр.Если a = b , то cos ( a , b ) = 1 и a · a = | a | 2 дает квадрат длины a .

      Ассоциативные, коммутативные и дистрибутивные законы элементарной алгебры действительны для умножения векторов на точки.

      Перекрестное или векторное произведение двух векторов a и b , записанное a × b , является вектором

      , где n — вектор единичной длины, перпендикулярный плоскости a и b и направленный таким образом, что правый винт, повернутый от a к b , будет продвигаться в направлении n ( см. Рисунок 2).Если a и b параллельны, a × b = 0. Величина a × b может быть представлена ​​площадью параллелограмма, имеющей соседние a и b . стороны. Кроме того, поскольку вращение от b к a противоположно вращению от a к b ,

      Рисунок 2: Перекрестное произведение, образованное умножением двух векторов

      Encyclopædia Britannica, Inc.

      Это показывает, что перекрестное произведение не коммутативно, а ассоциативный закон ( s a ) × b = s ( a × b ) и закон распределения

      действительны для перекрестных произведений.

      Системы координат.

      Поскольку эмпирические законы физики не зависят от специального или случайного выбора систем отсчета, выбранных для представления физических отношений и геометрических конфигураций, векторный анализ является идеальным инструментом для изучения физической вселенной. Введение специальной системы отсчета или системы координат устанавливает соответствие между векторами и наборами чисел, представляющими компоненты векторов в этой системе координат, и вводит определенные правила работы с этими наборами чисел, которые следуют из правил операций на линии сегменты.

      Если выбран какой-то конкретный набор из трех неколлинеарных векторов (называемых базовыми векторами), то любой вектор A может быть однозначно выражен как диагональ параллелепипеда, ребра которого являются компонентами A в направлениях базовых векторов.Обычно используется набор из трех взаимно ортогональных единичных векторов (, т. Е. векторов длины 1) i , j , k , направленных вдоль осей знакомой декартовой системы отсчета ( см. Рисунок 3). . В этой системе выражение принимает вид

      Рисунок 3: Разрешение вектора на три взаимно перпендикулярных компонента

      Encyclopædia Britannica, Inc.

      , где x , y и z — это проекции A на оси координат. Когда два вектора A 1 и A 2 представлены как

      , то использование законов (3) дает для их суммы

      Таким образом, в декартовой системе отсчета сумма A 1 и A 2 является вектором, определяемым ( x 1 + y 1 , x 2 + y 2 , x 3 + y 3 ).Также скалярное произведение можно записать

      с

      Использование закона (6) дает

      , так что векторное произведение представляет собой вектор, определяемый тройкой чисел, появляющихся как коэффициенты i , j и k в (9).

      Если векторы представлены матрицами 1 × 3 (или 3 × 1), состоящими из компонентов ( x 1 , x 2 , x 3 ) векторов, можно перефразировать формулы (7) — (9) на языке матриц.Такая перефразировка предполагает обобщение концепции вектора на пространства размерности выше трех. Например, состояние газа обычно зависит от давления p , объема v , температуры T и времени t . Четверка чисел ( p , v , T , t ) не может быть представлена ​​точкой в ​​трехмерной системе отсчета. Но поскольку геометрическая визуализация не играет роли в алгебраических вычислениях, образный язык геометрии все еще можно использовать, введя четырехмерную систему отсчета, определяемую набором базовых векторов a 1 , a 2 , a 3 , a 4 с компонентами, определяемыми строками матрицы

      Затем вектор x представляется в виде

      .

      , так что в четырехмерном пространстве каждый вектор определяется четверкой компонентов ( x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ).

      Исчисление векторов.

      Частица, движущаяся в трехмерном пространстве, может быть расположена в каждый момент времени t с помощью вектора положения r , проведенного из некоторой фиксированной опорной точки O . Поскольку положение конечной точки r зависит от времени, r является векторной функцией t . Его компоненты в направлениях декартовых осей, представленные в O , являются коэффициентами i , j и k в представлении

      .

      Если эти компоненты являются дифференцируемыми функциями, производная r относительно t определяется по формуле

      , который представляет скорость частицы v .Декартовы компоненты v появляются как коэффициенты i , j и k в (10). Если эти компоненты также дифференцируются, ускорение a = d v / d t получается путем дифференцирования (10):

      Правила дифференцирования произведений скалярных функций остаются в силе для производных точечных и перекрестных произведений векторных функций, а подходящие определения интегралов векторных функций позволяют построить исчисление векторов, которое стало основным аналитическим инструментом в физических науках. и технологии.

      Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

      • аналитическая геометрия: векторный анализ

        В евклидовом пространстве любой размерности векторы — направленные отрезки прямых — можно задавать координатами. Кортеж из n элементов ( 1 ,…, n ) представляет вектор в n-мерном пространстве, который проецируется на действительные числа a 1 ,…, n на осях координат.…

      • математика: линейная алгебра

        Уиллард Гиббс занялся векторным анализом и смог распространить векторные методы на вычисления. Таким образом, они ввели меры бесконечно малых изменений векторного поля, которые под названиями div, grad и curl стали стандартными инструментами в изучении электромагнетизма и потенциала …

      • механика: Векторы

        … и Британия соответственно) каждый из них применял векторный анализ, чтобы помочь выразить новые законы электромагнетизма, предложенные Джеймсом Клерком Максвеллом.

      Умножение векторов

      Векторы — что это такое? дает введение в
      предмет.

      Есть два полезных определения умножения векторов в
      в одном произведение — скаляр, а в другом — произведение
      вектор. Нет операции деления векторов. В некоторых
      школьные программы вы встретите скалярные произведения, но не векторные
      продуктов, но мы обсуждаем оба типа умножения векторов в
      в этой статье, чтобы дать более полное представление об основах
      субъект

      Скалярное умножение

      Скалярное произведение
      векторы $ {\ bf u} = (u_1, u_2, u_3) $ и $ {\ bf v} = (v_1, v_2, v_3) $
      — скаляр, определенный как $$ {\ bf u.2 \ quad (2), $$ и если $ {\ bf i, j, k} $ — единичные векторы вдоль
      оси тогда $$ {\ bf i.i} = {\ bf j.j} = {\ bf k.k} = 1, \ quad {\ rm
      и} \ quad {\ bf i.j} = {\ bf j.k} = {\ bf k.i} = 0 \ quad (3). $$ Это
      оставлено читателю, чтобы проверить из определения, что $$ {\ bf u.v} =
      {\ bf v.u}, \ {\ rm и} \ ({\ bf u + v}). {\ bf w} = {\ bf u.w} + {\ bf
      v.w}. $$ Это показывает, что мы можем расширять или умножать $$ {\ bf u.v} =
      (u_1 {\ bf i} + u_2 {\ bf j} + u_3 {\ bf k}). (v_1 {\ bf i} + v_2 {\ bf j} + u_3 {\ bf
      k}) $$ дает девять терминов. Используя уравнение (3), шесть из этих членов равны
      ноль, а остальные три дают выражение $ u_1v_1 + u_2v_2 + u_3v_3 $
      в соответствии с определением в уравнении (1).{-1} \ left ({{\ bf u.v} \ over | {\ bf
      u} ||| {\ bf v} |} \ right) \ quad (7). $$ В трех измерениях мы можем использовать
      более интуитивное определение угла с точки зрения поворота, но в
      более высокие размеры необходимо иметь определение угла
      такие как формула (7). Если мы воспользуемся этой формулой для определения угла, тогда
      Правило косинуса следует прямо, поскольку они эквивалентны.

      Обратите внимание, что произведение вектора-строки и вектора-столбца равно
      определяется в терминах скалярного произведения, и это согласуется с
      матричное умножение.$$ (u_1 \ u_2 \ u_3) \ left (\ begin {array} {cc}
      v_1 \\ v_2 \\ v_3 \ end {array} \ right) = u_1v_1 + u_2v_2 +
      u_3v_3. $$

      Векторное умножение

      Векторное произведение двух
      векторы $ {\ bf b} $ и $ {\ bf c} $, записываемые как $ {\ bf b} \ times {\ bf c} $
      (и иногда называют крестом
      product), это вектор $$ {\ bf b} \ times {\ bf c} = \ left (
      \ begin {array} {cc} b_2c_3-b_3c_2 \\ b_3c_1 -b_1c_3 \\ b_1c_2 -b_2c_1
      \ end {array} \ right) \ quad (8). $$ Существует альтернативное определение
      векторного произведения, а именно, что $ {\ bf b} \ times {\ bf c} $ является
      вектор величины $ | {\ bf b} || {\ bf c} | \ sin \ theta $ перпендикулярно
      $ {\ bf b} $ и $ {\ bf c} $ и подчиняясь «правилу правой руки», и
      докажем, что этот результат следует из данного определения
      и что эти два определения эквивалентны.Приведено доказательство
      позже для полноты, но сначала мы рассмотрим $ {\ bf b} \ times {\ bf
      c} $ выражается через компоненты в направлениях $ {\ bf i,
      j, k} $.

      Из этого определения видно, что $ {\ bf b} \ times {\ bf c} = — {\ bf
      c} \ times {\ bf b} $, поэтому эта операция не коммутативна. Если $ {\ bf i,
      j, k} $ — единичные векторы вдоль осей, тогда из этого определения:
      $$ {\ bf i} \ times {\ bf i} = {\ bf j} \ times {\ bf j} = {\ bf k} \ times {\ bf
      k}, $$ и $$ \ eqalign {{\ bf i} \ times {\ bf j} & = {\ bf k}, \ quad
      {\ bf j} \ times {\ bf i} = — {\ bf k} \ cr {\ bf j} \ times {\ bf k} & =
      {\ bf i}, \ quad {\ bf k} \ times {\ bf j} = — {\ bf i} \ cr {\ bf k} \ times
      {\ bf i} & = {\ bf j}, \ quad {\ bf i} \ times {\ bf k} = — {\ bf j}.} $$
      Из определения следует, что $$ k ({\ bf b} \ times {\ bf c}) =
      (k {\ bf b}) \ times {\ bf c} = {\ bf b} \ times (k {\ bf c}), \ quad \ quad
      ({\ bf a + b}) \ times {\ bf c} = ({\ bf a} \ times {\ bf c}) + ({\ bf
      b} \ times {\ bf c}). $$ Расширение выражения $$ {\ bf b} \ times {\ bf
      c} = (b_1 {\ bf i} + b_2 {\ bf j} + b_3 {\ bf k}) \ times (c_1 {\ bf i} +
      c_2 {\ bf j} + c_3 {\ bf k}) $$ дает $$ (b_2c_3-b_3c_2) {\ bf i} +
      (b_3c_1-b_1c_3) {\ bf j} + (b_1c_2-b_2c_1) {\ bf k} \ quad (9) $$ который
      — формула для векторного произведения, заданная в уравнении (8).

      Теперь мы докажем, что два определения умножения векторов
      эквивалент. На схеме показаны направления векторов $ {\ bf
      b} $, $ {\ bf c} $ и $ {\ bf b} \ times {\ bf c} $, которые образуют правую
      вручил набор ».

      Вы можете закончить чтение здесь, и это действительно больше
      важно понимать, что есть два определения вектора
      продукт, который может быть доказан как эквивалентный, чем он
      механически проработать детали доказательства.

      Теорема Вектор
      произведение двух векторов $ {\ bf b} $ и $ {\ bf c} $ является вектором $ {\ bf
      b} \ times {\ bf c} $ со следующими свойствами:

      (i) $ {\ bf b} \ times {\ bf c} $ имеет
      величина $ | {\ bf b} || {\ bf c} | \ sin \ theta $, где $ \ theta $ —
      угол между направлениями $ {\ bf b} $ и $ {\ bf c} $;

      (ii) $ {\ bf b} \ times {\ bf c} $ — это
      перпендикулярно $ {\ bf b} $ и $ {\ bf c} $ с направлением, таким, что
      векторы $ {\ bf b} $, $ {\ bf c} $ и $ {\ bf b} \ times {\ bf c} $ образуют
      правый набор, как на схеме, так что $ {\ bf b} \ times {\ bf c} $
      и $ {\ bf c} \ times {\ bf b} $ направлены в противоположные стороны.

      Векторная геометрия — линейная алгебра с приложениями

      Перейти к содержимому

      В этой главе мы изучаем геометрию трехмерного пространства. Мы рассматриваем точку в трехмерном пространстве как стрелку из начала координат в эту точку. Это дает «картину» сути дела, которая действительно стоит тысячи слов.

      векторов в

      Ввести систему координат в трехмерном пространстве обычным способом. Сначала выберите точку, называемую , затем выберите три взаимно перпендикулярные линии, проходящие через , называемые , и , и установите числовую шкалу на каждой оси с нулем в начале координат. Данной точке в -пространстве мы связываем три числа , и с , как показано на рисунке 4.1.1.

      Эти числа называются числом , и мы обозначаем точку как , или, чтобы подчеркнуть метку . Результат называется системой координат для трехмерного пространства, а результирующее описание трехмерного пространства называется .

      Как и на плоскости, мы вводим векторы, отождествляя каждую точку с вектором
      в , представленным от начала до, как на рисунке 4. 1.1. Неформально мы говорим, что точка имеет вектор , а этот вектор имеет точку . Таким образом, 3-пространство отождествляется с , и это отождествление будет проводиться на протяжении всей главы, часто без комментариев. В частности, термины «вектор» и «точка» взаимозаменяемы. Полученное описание трехмерного пространства называется . Обратите внимание, что происхождение .

       

      Длина и направление

      Мы собираемся обсудить два фундаментальных геометрических свойства векторов в : длину и направление. Во-первых, если это вектор с точкой , вектор определяется как расстояние от начала координат до , то есть длина стрелки, представляющей . Следующие свойства длины будут часто использоваться.

      Позвольте быть вектором.

      1. .
      2. тогда и только тогда, когда
      3. для всех скаляров.

      Доказательство:

      Пусть есть точка .

      1. На рис. 4.1.2 — гипотенуза прямоугольного треугольника , а значит, по теореме Пифагора. Но есть гипотенуза прямоугольного треугольника, значит. Теперь (1) следует путем исключения и извлечения положительных квадратных корней.
      2. Если = 0, то по (1). Поскольку квадраты действительных чисел неотрицательны, отсюда следует, что и, следовательно, что . Обратное потому что.
      3. У нас так (1) дает

           

        Следовательно, и мы закончили, потому что для любого действительного числа.

      Если
      , то . Точно так же, если
      в 2-х пробелах, то .

      Когда мы рассматриваем два ненулевых вектора как стрелки, исходящие из начала координат, геометрически ясно, что мы имеем в виду, говоря, что они имеют одинаковые или противоположные . Это приводит к принципиально новому описанию векторов.

       

       

       

      Позвольте и быть векторами в . Тогда как матрицы тогда и только тогда, когда и имеют одинаковое направление и одинаковую длину.

      Доказательство:

      Если , они явно имеют одинаковое направление и длину. Обратно, пусть и — векторы с точками и соответственно. Если и имеют одинаковую длину и направление, то геометрически и должны быть одной и той же точкой.

      Отсюда , и , то есть .

      Обратите внимание, что длина и направление вектора зависят от выбора системы координат в . Такие описания важны в приложениях, потому что физические законы часто формулируются в терминах векторов, и эти законы не могут зависеть от конкретной системы координат, используемой для описания ситуации.

      Геометрические векторы

      Если и являются различными точками в пространстве, стрелка от до имеет длину и направление.

      Следовательно,

      Предположим, что и любые две точки в . На рис. 4.1.4 отрезок от до обозначен и называется от до . Точка называется из , называется и обозначается .

      Обратите внимание, что если любой вектор находится в точке с точкой, то он сам является геометрическим вектором, где находится начало координат. Обращение к «вектору» представляется оправданным в силу теоремы 4. 1.2, поскольку он имеет направление (от к ) и длину . Однако возникает проблема, поскольку два геометрических вектора могут иметь одинаковую длину и направление, даже если кончики и хвосты различны.

      Например, и на рис. 4.1.5 имеют одинаковую длину и одинаковое направление (1 единица влево и 2 единицы вверх), поэтому по теореме 4.1.2 это один и тот же вектор! Наилучший способ понять этот кажущийся парадокс — это увидеть различия в одном и том же основном векторе. Когда это явление прояснено, это становится большим преимуществом, потому что, благодаря теореме 4.1.2, это означает, что один и тот же геометрический вектор может быть расположен в любом месте в пространстве; важна длина и направление, а не расположение кончика и хвоста. Эта возможность перемещать геометрические векторы очень полезна.

      Закон параллелограмма

      Теперь дадим внутреннее описание суммы двух векторов и в , то есть описание, зависящее только от длин и направлений, а не от выбора системы координат. Используя теорему 4.1.2, мы можем думать, что эти векторы имеют общий хвост. Если их кончики и соответственно, то они оба лежат в плоскости, содержащей , и , как показано на рисунке 4.1.6. Векторы и создают параллелограмм в , заштрихованный на рис. 4.1.6, называемый параллелограммом через и .

       

      Если мы теперь выберем систему координат на плоскости с началом, то закон параллелограмма на плоскости показывает, что их сумма является диагональю параллелограмма, который они определяют с хвостом . Это внутреннее описание суммы, поскольку оно не ссылается на координаты. Это обсуждение доказывает:

      В параллелограмме, определяемом двумя векторами и , вектор является диагональю с тем же хвостом, что и .

      Поскольку вектор можно расположить хвостом в любой точке, закон параллелограмма приводит к другому способу рассмотрения сложения векторов. На рис. 4.1.7 (а) сумма двух векторов и показана как заданная законом параллелограмма. Если его переместить так, чтобы его хвост совпал с кончиком (показан на (b)), то сумма видится как «сначала, а затем . Точно так же перемещение хвоста к кончику показывает в (с), что это «сначала, а затем». Это будет называться , и это дает наглядную иллюстрацию того, почему .

      Так как обозначает вектор из точки в точку , правило от кончика к хвосту принимает легко запоминающуюся форму

         

      для любых точек , и .

       

       

       

      Одна из причин важности правила «кончик к хвосту» заключается в том, что оно означает, что два или более вектора могут быть добавлены путем последовательного размещения их кончиком к хвосту. Это дает полезную «картину» суммы нескольких векторов и проиллюстрировано для трех векторов на рис. 4.1.8, где сначала рассматривается как , затем , затем .

       

       

       

      Существует простой геометрический способ визуализации (матрицы) двух векторов. Если и расположены так, что у них есть общий хвост , и если и являются их соответствующими концами, то правило от кончика к хвосту дает . Следовательно, это вектор от кончика к кончику . Таким образом, оба и появляются как диагонали в параллелограмме, определяемом и (см. рис. 4.1.9.

      ).

       

      Если и имеют общий хвост, то это вектор от вершины к вершине .

      Одним из наиболее полезных применений вычитания векторов является то, что оно дает простую формулу для вектора из одной точки в другую и для расстояния между точками.

      Пусть и две точки. Затем:

      1. .
      2. Расстояние между и равно

      Можете ли вы доказать эти результаты?

       

       

      Расстояние между и равно , а вектор от до равен
      .

      Следующая теорема говорит нам, что происходит с длиной и направлением скаляра, кратного данному вектору.

      Если a — действительное число и вектор, то:

      • Длина .
      • Если , то направление такое же, как если бы ; напротив if

      Доказательство:

      Первое утверждение верно в силу теоремы 4.1.1.

      Чтобы доказать второе утверждение, позвольте обозначить начало координат в Позвольте иметь точку и выбрать любую плоскость, содержащую и . Если мы установим систему координат на этой плоскости с началом, то такой результат следует из скалярного кратного закона на плоскости.

      Вектор называется if . Тогда
      ,   и
      являются единичными векторами, называемыми векторами.

      Если показать, что это уникальный единичный вектор в том же направлении, что и

      Решение:
      Векторы в том же направлении, что и скалярные кратные, где . Но когда , то единичный вектор тогда и только тогда, когда .

       

       

       

      Два ненулевых вектора вызываются, если они имеют одинаковое или противоположное направление.

      Два ненулевых вектора и параллельны тогда и только тогда, когда один из них кратен другому.

       

       

      Учитывая точки , , , и , определить, являются ли и параллельными.

      Решение:

      По теореме 4.1.3 и . Если
      то , значит и , что невозможно. Следовательно, кратно , поэтому эти векторы не параллельны по теореме 4.1.5.

       

      Линии в космосе

      С помощью этих векторных методов можно очень просто описать прямые линии в пространстве. Для того, чтобы сделать это, нам сначала нужен путь к
      укажите ориентацию такой линии.

      Мы называем ненулевой вектор вектором направления для прямой, если он параллелен для некоторой пары различных точек и на прямой.

      Обратите внимание, что любой ненулевой скаляр, кратный , также будет служить вектором направления линии.

      Мы используем тот факт, что существует ровно одна прямая, проходящая через конкретную точку и имеющая заданный вектор направления
      . Мы хотим описать эту линию, задав условие на , и то, что точка лежит на этой линии. Пусть

      и  обозначают векторы и соответственно.

      Рисунок 4.1.10

      Затем

         

      Следовательно, лежит на прямой тогда и только тогда, когда она параллельна — т. е. тогда и только тогда, когда для некоторого скаляра по теореме 4.1.5. Таким образом, вектор точки на линии тогда и только тогда, когда для некоторого скаляра .

       

       

       

      Прямая, параллельная точке с вектором, задается как

         

      Другими словами, точка с вектором находится на этой прямой тогда и только тогда, когда существует действительное число t такое, что .

       

      В компонентной форме векторное уравнение становится

         

      Приравнивание компонентов дает другое описание линии.

      Прямая с вектором направления
      задается как

         

      Другими словами, точка находится на этой прямой тогда и только тогда, когда существует действительное число такое, что , , и .

       

       

      Найдите уравнения прямой через точки и .

      Решение:

      Пусть

      обозначает вектор от до . Тогда параллелен линии (и на линии), поэтому служит вектором направления для линии. Использование в качестве точки на линии приводит к параметрическим уравнениям

         

      Обратите внимание, что если используется (а не ), уравнения равны

         

      Они отличаются от предыдущих уравнений, но это просто результат изменения параметра. Фактически, .

      Определить, пересекаются ли следующие прямые, и если да, то найти точку пересечения.

         

      Решение:
      Предположим, что вектор лежит на обеих линиях. Затем

         

      где первое (второе) уравнение потому что лежит на первой (второй) строке. Следовательно, прямые пересекаются тогда и только тогда, когда три уравнения

         

      есть решение. В этом случае и удовлетворяются все три уравнения, поэтому прямые пересекаются с , а точка пересечения равна

      .

         

      с использованием . Конечно, эту точку можно найти и от
      с использованием .

       

       

       

      Предположим, что даны точка и плоскость и требуется найти точку, лежащую на плоскости и ближайшую к , как показано на рис. 4.2.1.

      Рисунок 4.2.1

       

      Понятно, что требуется найти прямую, проходящую через нее, перпендикулярную плоскости, а затем получить как точку пересечения этой прямой с плоскостью. Для нахождения линии 90 247, перпендикулярной 90 248 плоскости, требуется способ определить, когда два вектора перпендикулярны. Это можно сделать, используя идею скалярного произведения двух векторов.

       

      Скалярное произведение и углы

      Для векторов
      и
      их скалярное произведение является числом, определенным

         

      Поскольку это число, его иногда называют скалярным произведением и

      .

      Если
      и , то .

      Пусть , и обозначают векторы в (или ).

      1. — действительное число.
      2. .
      3. .
      4. .
      5. для всех скаляров.

      Читателям предлагается доказать эти свойства, используя определение скалярных произведений.

      Убедитесь, что при , и .

      Решение:

      Применим теорему 4.2.1 несколько раз:

         

      Существует внутреннее описание скалярного произведения двух ненулевых векторов в . Чтобы понять это, нам потребуется следующий результат из тригонометрии.

      Если треугольник имеет стороны , , и , и если внутренний угол напротив, то

         

      Рисунок 4.2.2

      Доказательство:

      Мы доказываем это, когда остро, то есть ; тупой случай аналогичен. На рис. 4.2.2 у нас есть и .

      Следовательно, теорема Пифагора дает

         

      Закон косинусов следует, потому что для любого угла .

       

      Обратите внимание, что закон косинусов сводится к теореме Пифагора, если угол прямой (потому что ).

      Теперь пусть и ненулевые векторы, расположенные с общим хвостом. Затем они определяют уникальный угол в диапазоне

         

      Этот угол будет называться углом между и . Ясно и параллельны, если есть или или . Обратите внимание, что мы не определяем угол между и, если один из этих векторов равен .

      Следующий результат дает простой способ вычислить угол между двумя ненулевыми векторами с помощью скалярного произведения.

      Пусть и ненулевые векторы. Если угол между и , то

         

      Рисунок 4.2.4

      Доказательство:

      Мы рассчитываем двумя способами. Сначала примените закон косинусов к треугольнику на рис. 4.2.4, чтобы получить:

         

       

      С другой стороны, мы используем теорему 4. 2.1:

         

      Сравнивая их, мы видим, что и результат следует.

      Если и ненулевые векторы, теорема 4.2.2 дает внутреннее описание, поскольку , и угол между и не зависят от выбора системы координат. Более того, поскольку и ненулевые ( и ненулевые векторы), это дает формулу для косинуса угла:

         

      Так как это можно использовать для поиска .

       

      Вычислите угол между
        и
      .

      Решение:

      Вычислить . Теперь вспомним, что и определены так, что (, ) — точка на единичной окружности, определяемая углом (нарисованным против часовой стрелки, начиная с положительной оси). В данном случае мы знаем то и это. Потому что из этого следует.

      Если и отличны от нуля, в предыдущем примере показано, что имеет тот же знак, что и , поэтому

         

      В этом последнем случае (ненулевые) векторы перпендикулярны. В линейной алгебре используется следующая терминология:

       

       

       

      Два вектора и называются \textbf{ортогональными}\index{ортогональными векторами}\index{векторами!ортогональными векторами}, если или или угол между ними равен .

      Так как если либо или , то мы имеем следующую теорему:

      Два вектора и ортогональны тогда и только тогда, когда .

       

       

      Докажите, что точки , , и являются вершинами прямоугольного треугольника.

      Решение:

      Векторы вдоль сторон треугольника равны

         

      Очевидно, что и являются ортогональными векторами. Это означает, что стороны и перпендикулярны, то есть угол в является прямым углом.

       

       

      Проекции

      В приложениях к векторам часто полезно записывать вектор как сумму двух ортогональных векторов.

      Рисунок 4.2.5

      Если указан ненулевой вектор, основная идея состоит в том, чтобы иметь возможность записать произвольный вектор в виде суммы двух векторов,

         

      где параллелен и ортогонален . Предположим, что и исходят из общего хвоста (см. рис. 4.2.5). Позвольте быть наконечником, и позвольте обозначать основание перпендикуляра от к линии через параллель к.

      Тогда имеет необходимые свойства:

      1. параллельно .

      2. ортогонален .

      3. .

      Вектор на рис. 4.2.6 называется проекцией на .

      Обозначается

         

      На рис. 4.2.5 (а) вектор имеет то же направление, что и ; однако и иметь противоположные направления, если угол между и больше (см. рис. 4.2.5 (b)). Обратите внимание, что проекция равна нулю тогда и только тогда, когда и ортогональны.

      Вычислить проекцию on очень легко.

      Позвольте и быть векторами.

      1. Проекция на задается .
      2. Вектор ортогонален .

      Доказательство:

      Вектор параллелен и поэтому имеет форму для некоторого скаляра . Требование ортогональности и определяет . Фактически это означает, что по теореме 4.2.3. Если здесь подставляется, то условие равно

         

      Отсюда следует, что , где допущение, гарантирующее, что .

      Найти проекцию

      на
      и выразить, где параллельно и ортогонально .

      Решение:

      Проекция на

         

      Следовательно, и это ортогонально по теореме 4.2.4 (в качестве альтернативы заметим, что ). Так как мы закончили.

       

      Обратите внимание, что идею проекций можно использовать для нахождения кратчайшего расстояния от точки до прямой линии, в которой длина вектора ортогональна вектору направления линии.

       

       

      Самолеты

      Ненулевой вектор называется нормалью к плоскости, если он ортогонален каждому вектору на плоскости.

      Например, единичный вектор является вектором нормали к плоскости.

      Рис. 4.2.6

      Для данной точки и ненулевого вектора существует единственная плоскость, проходящая через нормаль , заштрихованная на рис. 4.2.6. Точка лежит на этой плоскости тогда и только тогда, когда вектор ортогонален ей, т. е. тогда и только тогда, когда . Потому что это дает следующий результат:

       

      Плоскость, проходящая через нормаль
      в качестве вектора нормали, определяется как

         

      Другими словами, точка находится на этой плоскости тогда и только тогда, когда , , и удовлетворяют этому уравнению.

      Найдите уравнение плоскости через
      как обычно.

      Решение:

      Здесь общее скалярное уравнение принимает вид

         

      Это упрощается до .

      Если мы напишем , скалярное уравнение показывает, что каждая плоскость с нормальным
      имеет линейное уравнение вида

      (4.2)  

      для некоторой константы . И наоборот, график этого уравнения представляет собой плоскость с нормальным вектором (при условии, что , и не все равны нулю).

       

      Найдите уравнение плоскости, через которую проходит параллельная плоскости с уравнением .

      Решение:

      Плоскость с уравнением имеет нормаль. Поскольку две плоскости параллельны, она служит нормалью к плоскости, которую мы ищем, поэтому уравнение для некоторых соответствует (4.2). Настаивая на том, что лежит на плоскости определяет ; то есть, . Следовательно, уравнение .

      Рассмотрим точки и с векторами
      и
      .
      Для вектора, отличного от нуля, скалярное уравнение плоскости с нормалью принимает векторную форму:

      Плоскость с нормалью, проходящей через точку с вектором, определяется как

         

      Другими словами, точка с вектором находится на плоскости тогда и только тогда, когда удовлетворяет этому условию.

      Кроме того, уравнение (4.2) переводится следующим образом:

      Каждая плоскость с нормалью имеет векторное уравнение для некоторого числа.

      Найдите кратчайшее расстояние от точки до плоскости с помощью уравнения . Также найдите точку на этой плоскости, ближайшую к .

      Решение:

      У рассматриваемого самолета нормальный . Выберите любую точку на плоскости, скажем, и пусть это будет ближайшая к ней точка на плоскости (см. схему). Вектор от к равен . Теперь прямо с хвостом в . Тогда и проекция на :

         

      Следовательно, расстояние равно . Для вычисления точки пусть
      и

      — векторы и . Затем

         

      Это дает координаты .

       

       

      Перекрестное произведение

      Если , , и являются тремя различными точками, которые не все находятся на некоторой прямой, геометрически ясно, что существует единственная плоскость, содержащая все три. Векторы и оба лежат в этой плоскости, поэтому поиск нормали сводится к нахождению ненулевого вектора, ортогонального обоим и . Перекрестное произведение обеспечивает систематический способ сделать это.

      Для заданных векторов и определите перекрестное произведение на

         

       

      Поскольку это вектор, его часто называют векторным произведением . Существует простой способ запомнить это определение, используя вектора координат:

         

      Это векторы длины, направленные вдоль положительных осей , и . Причина названия в том, что любой вектор можно записать как

      .

         

      Таким образом, векторное произведение можно описать следующим образом:

      Если и два вектора, то

         

      где определитель раскладывается по первому столбцу.

      Если и , то

         

      Обратите внимание, что это ортогонально обоим и в примере 4.2.11. В общем случае это верно, как можно проверить непосредственно вычислением и , и записано как первая часть следующей теоремы. Оно будет следовать из более общего результата, который вместе со второй частью будет доказан позже.

      Позвольте и быть векторами в :

      1.   является вектором, ортогональным обоим и .
      2. Если и отличны от нуля, то тогда и только тогда, когда и параллельны.

      Напомним, что

         

      Найдите уравнение плоскости через , , и .

      Решение:

      Векторы
      и

      лежат в плоскости, поэтому

         

      — нормаль к плоскости (ортогональная к обоим и ). Следовательно, плоскость имеет уравнение

         

      Так как лежит в плоскости у нас есть . Отсюда и уравнение. Можете ли вы проверить, что то же самое уравнение может быть получено, если и , или и , используются в качестве векторов на плоскости?

       

       

       

       

       

      Перекрестное произведение двух -векторов и
      было определено в разделе 4.2, где мы заметили, что его лучше всего запоминать с помощью определителя:

      (4.3)  

      Здесь ,  и
      — векторы координат, а определитель разложен по первому столбцу. Мы заметили (но не доказали) в теореме 4.2.5, что она ортогональна обоим и . Это легко следует из следующего результата.

      Если , и  , то  .

      Доказательство:

      Напомним, что вычисляется путем умножения соответствующих компонентов и последующего сложения. Используя уравнение (4.3), получаем результат:

         

      , где последний определитель расширен по столбцу 1.

      Результат теоремы 4.3.1 можно кратко сформулировать следующим образом: если , , и три вектора из , то

         

      где обозначает матрицу с , и в качестве ее столбцов. Теперь ясно, что ортогонален обоим и потому, что определитель матрицы равен нулю, если два столбца идентичны.

       

       

       

      В силу (4.3) и теоремы 4.3.1 некоторые из следующих свойств перекрестного произведения следуют из
      свойств определителей (их можно проверить и непосредственно).

      Пусть , и обозначают произвольные векторы в .

      1.   — это вектор.
      2.   ортогонален обоим и .
      3. .
      4. .
      5. .
      6. для любого скаляра.
      7. .
      8. .

       

      Мы видели некоторые из этих результатов в прошлом; Вы можете доказать 6,7 и 8?

       

       

      Теперь мы подошли к фундаментальному соотношению между точечным и перекрестным произведениями.

      Если и любые два вектора в , то

         

      Доказательство:

      Даны и , ввести систему координат и записать
      и
      в компонентной форме. Тогда все члены тождества могут быть вычислены с точки зрения компонентов.

      Выражение для модуля вектора легко получить из тождества Лагранжа. Если угол между и , подстановка в тождество Лагранжа дает

         

      , используя тот факт, что . Но неотрицательна в диапазоне , поэтому извлечение положительного квадратного корня из обеих сторон дает

         

      Рисунок 4.3.1

      Это выражение для не имеет отношения к системе координат и, более того, имеет хорошую геометрическую интерпретацию. Параллелограмм определяется векторами и имеет длину основания и высоту. Следовательно, площадь параллелограмма, образованного и равна

         

       

      Если и два ненулевых вектора и угол между и , то:

      1.   площадь параллелограмма определяется и .
      2. и параллельны тогда и только тогда, когда .

      Доказательство 2:

      По (1) тогда и только тогда, когда площадь параллелограмма равна нулю. Площадь исчезает тогда и только тогда, когда и имеют одинаковое или противоположное направление, то есть тогда и только тогда, когда они параллельны.

       

       

      Найдите площадь треугольника с вершинами , и .

      Решение:

      У нас есть
      и . Площадь треугольника равна половине площади параллелограмма, образованного этими векторами, и поэтому равна . У нас есть

         

      значит площадь треугольника

      Рисунок 4.3.2

      Если даны три вектора , , и , они определяют «сжатое» прямоугольное тело, называемое параллелепипедом (рис. 4.3.2), и часто полезно иметь возможность найти объем такого тела . Основанием твердого тела является параллелограмм, определяемый и , поэтому он имеет площадь . Высота тела — это длина проекции на . Отсюда

         

       

       

      Таким образом, объем параллелепипеда равен . Это доказывает

      Объем параллелепипеда определяется тремя векторами , и определяется как .

       

       

      Найдите объем параллелепипеда, заданного векторами

         

      Решение:

      По теореме 4.3.1, .
      Следовательно, объем равен по теореме 4.3.5.

      Теперь мы можем дать внутреннее описание перекрестного произведения.

       

       

      Если вектор взять в правую руку и пальцы сгибаются от угла к углу , большой палец указывает в направлении

      Чтобы показать, почему это так, введите координаты в следующим образом: Пусть и имеют общий хвост , выберите начало координат в точке , выберите ось так, чтобы она указывала в положительном направлении, а затем выберите ось так, чтобы она находилась в плоскости – и положительная ось находится на той же стороне оси, что и . Тогда в этой системе и имеем составную форму
      и
      где и . Можете ли вы нарисовать график на основе описания здесь?

      Правило правой руки утверждает, что оно должно указывать в положительном направлении. Но наше определение дает

         

      и имеет положительное направление, потому что .

       

       

       

       

      License

      Linear Algebra with Applications by Xinli Wang находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License, если не указано иное.

      Поделиться этой книгой

      Поделиться в Твиттере

      Векторная геометрия – объяснение и примеры

      Моделирование важно во всех разделах математики, включая векторную геометрию . Это:

      «Изучение геометрических представлений векторов, а именно представления в виде отрезков
      направленных линий или стрелок».

      В этой теме мы обсудим следующие аспекты векторной геометрии:

      • Что такое вектор в геометрии?
      • Определение вектора в геометрии

       

      Что такое вектор в геометрии?

      Величины, имеющие как величину, так и направление, известны как векторы. Мы можем использовать график для визуального представления векторов. Например, вектор, соединяющий две точки A и B, называется:

      AB

      Вектор в стандартном положении будет иметь начало координат в качестве начальной точки.

      В компонентной или столбцовой форме векторы записываются упорядоченной парой (x, y). Вектор, записанный в таком виде, начинается в начале координат и заканчивается в точке упорядоченной пары.

      отрицательное заданного вектора находится путем изменения направления вектора на противоположное. В этом случае его величина (или длина) такая же, как у исходного вектора.

      Например, вектор:

      BA = – AB

      является отрицательным вектором AB, и:

      || ВА || = ||- AB || = || АВ ||

      Определение вектора в геометрии

      Если заданы две точки P и Q, стрелка от P до Q будет иметь длину и направление.

      Предположим, что P и Q — две произвольные точки в пространстве R 3 . Отрезок линии от P до Q обозначается как PQ. В геометрии это называется вектором от P до Q.

      Этот вектор будет иметь величину и направление. Точка P называется хвостом (или начальной точкой) вектора PQ, , а точка Q называется кончиком (или головой или конечной точкой) вектора PQ . Его длина обозначается как || PQ ||.

      Предположим, точка P имеет координаты (x 1 , y 1 ), а точка Q имеет координаты (x 2 , y 2 ) в плоскости R 2 8 . Затем длина вектора PQ определяется шагами, указанными ниже.

      Шаг 1: Сначала вычтите первую составляющую точки P из первой составляющей точки Q. Затем найдите квадрат полученной разности.

      Шаг 2: Аналогичным образом вычтите второй компонент точки P из второго компонента точки Q и возведите это число в квадрат.

      Шаг 3: Затем сложите два квадрата вместе.

      Шаг 4: Наконец, извлеките квадратный корень из числа, полученного на третьем шаге. Это скалярное число будет длиной вектора.

      • Обратите внимание, что длина или величина вектора является скалярной величиной.

      Примеры

      Теперь давайте попробуем несколько примеров, чтобы попрактиковаться в работе с векторной геометрией.

      Пример 1

      Имея две точки, O в начале координат (0,0) и A с координатами (3,2), определите длину ||OA||.

      Решение:

      Сравнивая компоненты, получаем

      (x 1 , y 1 ) = (0,0) и (x 2 , y ) 2 = 3, y ) 2 .

      Используя вышеупомянутую формулу для нахождения длины двух векторов a, мы имеем: 92 )

      Дополнительное упрощение дает нам:

      OA ‖  = √(9+4)

      OA ‖  = √13. 2 ) 92 )

      AB ‖  =  √1+ 0

      AB ‖  = 1

      Таким образом, || АВ || = 1 — длина вектора, соединяющего две точки.

      Пример 3

      На рисунке ниже даны два вектора AB = 2 a и BC = 3 b, . Точка D — это середина BE, а E — середина BC.

      Используя приведенную выше информацию, определите следующие векторы через a and b:

      • (a) BC
      • (b) BD
      • (c) AD

      Solution:

      • ( а) Используя треугольный закон сложения векторов, мы имеем

      ВС = ВА + АС

      . Отметим связь между ВА и вектором известной длины, АВ

      3 :

      3 :0004 = ( — AB ) + AC

      Замена известных значений AB и AC дают нам :

      = -2 A + 3

      .

      Таким образом, BC = -2 a + 3 b длина вектора.

      • (b) Так как Е дано как середина ВС, а D — середина ВЕ, то D — одна четвертая часть расстояния до н.э.0194

        Подстановка значения BC , найденного в части (a), дает нам:

        = ¼ (-2 a + 3 b )

        = -1/2 a

        0 б

        .

        Таким образом, BD = -1/2 a + 3/4 b длина вектора.

        • (c) Используя треугольный закон сложения векторов, мы имеем:

        AD = AB + BD

        Подставляя известные значения AB и AC дает нам:

        = 2 a + (-1/2 a + 3/4 b )

        Это можно упростить: -1/2 a ) + 3/4 b

        = 3/2 a + 3/4 b .

        Таким образом, AD = 3/2 a + 3/4 b — это длина вектора.

        Пример 4

        Пусть A = (2, 0, -4) и B = (2, 1, -2) две точки в пространстве Р 3 . Если 2 a – || б || b = 3/2 ( a – 2 x ), where a = OA , b = OB and x = OX and X = (x 1 , x 2 , x 3 ), найдите значения x 1 , x 2 и x 3 .

        Решение :

        Получаем соотношение:

        2 a – || б || b = 3/2 ( a – 2 x ),

        Где a = (2, 0, -4), b = (2, 1, -2) и x = (х 1 , х 2 , х 3 ).

        Сначала оценим норму (величину) || б || используя предыдущие определения и процедуру нахождения величины вектора, начальная точка которого находится в начале координат. Это дает нам:

            || б || = √(2 2 + 1 2 + (-2) 2 )

        = √(4 + 1 + 4)

        = √9

        =3

        Следовательно, || б || = 3. Теперь имеем:

         || б || b = 3 (2, 1, -2)

        = (3∙2, 3∙1, 3∙(-2))

        = (6, 3, -6)

        Аналогично имеем:

        2 a = 2 (2, 0, -4) = (4, 0, -8).

        Следовательно, левая часть станет

             2 a – || б || б = (4, 0, -8) – (6, 3, -6)

        = (4-6, 0-3 , -8-(-6))

        = (-2, -3) , -8+6)

        = (-2, -3, -2).

        Правая часть примет вид:

          3/2 ( a – 2 x ) = 3/2 ((4, 0, -8)– 2(x 1 , x 2 , x 3 ))

        = 3/2 ((4, 0, -8) – (2x 1 , 2x 2 , 2x 3 ))

        = 3/2 (4-2x 1 , 2x 2 , -8-2x 3 ).

        Теперь, подставляя эти значения в левую и правую части уравнения, получаем:

        2 а – || б || b = 3/2 ( a – 2 x )

        (-2, -3, -2) = 3/2 (4-2x 1 , 2x 2 , -8-2x 3 )

        2 (-2, -3, -2) = 3 (4-2x 1 , 2x 2 , -8-2x 3 )

        (-4, -6, — 4) = (3(4-2x 1 ), 3(2x 2 ), 3(-8-2x 3 )).

        Сравнение компонентов x, y и z дает нам:

        -4 = 3(4-2x 1 )

        -4 = 12 -6x 1

        6x 1 = 12 -4

        6x 1 = 8

        x 1 = 8/6

        . 3.

        -6 = 3 (2x 2 )

        -6 = 6x 2

        x 2 = -6/6/6

        Следовательно, x 2 = -1

        -4 = 3 (x 2 = -1

        -4 = 3 (x 2 = -1

        . -8-2x 3 )

        -4= -24 -6x 3  

        6x 3 = -24 + 4

        6x 3 = -20

        х 3 = -20/6

        Следовательно, х 3 = -10/3.

        Таким образом:

        х 1 = 4/3, х 2 = -1 и х 3 = -10/3.

        Практические вопросы
        1. По двум точкам, V = (2, 5, 1) и C = (3, -2, 1), определите длину вектора VC .
        2. По двум точкам, G = (5, 5) и H = (4, -10), определить || ОГ || и || ОХ || 2 , где O = (0, 0) — начало координат.
        3. В треугольнике ABC CB = 4CX, XA = 5XY, а Z — середина треугольника AB. Пусть СХ = м и БЗ = n .

         

        • (a) Determine the length of XB and XA in terms of m and n
        • (b) Show that CZ = (4 м + n )
        • (C) Оценка ‖ CY ‖/‖ CZ ‖ и (ACY ACY)/(область ACZ)
        1. Let Abcdef BE BA BAR BAR HEXAGON, и Let
        2. LET ABCDEF BE BA BA BAR HEXAGON и LET . .
        • (а) Объясните, почему вектор ED = n .
        • (б) Если ВС = м и СД = р, найти АС и н.э.
        • 9 найти 4 ( 4 9 найти)0193 ФД .
        1. Дана прямая ABC, пусть BC = 3 AB . Если OA = a и AB = b, то выразить OC через a и b .

          Ответы

        1. || ВК || = 5√2
        2. || ОГ || = 5√2, || OH ||² = 116
        3. В данном треугольнике
        • (a) XB = 3 M и XA = 3 M +2 N
        • (B) CZ = CB+BZ = 4m+N (B) CZ = CB+BZ = 4m+N
        • (B) CZ = CB+BZ = 4M+N
        • (B) CZ = CB+BZ = 4m+N
        • (B) CZ = CB+BZ = 4m+N
        • (B) CZ = CB+BZ = 4m+N
        • (B). Значения: ‖ CY ‖/‖ CZ ‖ = 2/5 и (ACY ACY)/(ACZ ACZ) = 2/5
        9004 4. правильный шестиугольник и AB = n .

        • (a) Напротив AB .
        • (б) Если БК = м и КД = р . Then AC = n + m and AD = n + m + p
        • (c) FD = -( m + n ) ( т. е. отрицательный вектор AC ).
        1. OC = a +4 b
        Предыдущий урок | Главная страница | Следующий урок

        Векторные формулы — важные определения, примеры и часто задаваемые вопросы

        Каждый объект, имеющий как величину, так и направление, называется вектором.

        Вектор можно изобразить геометрически как участок направляющей линии со стрелкой, обозначающей направление, и длиной, равной величине вектора. От хвоста к голове показана ориентация вектора. Мы рассмотрим определение вектора и некоторые векторные формулы с примерами по этой теме. Давайте посмотрим на идею!

        Векторная формула

        Понятие векторной формулы

        В математике вектор — это представление объекта, которое включает в себя как величину, так и направление.

        Если два вектора имеют одинаковое направление и величину, они одинаковы. Это означает, что если мы возьмем вектор и перенесем его в другое место, то получим новый вектор. Вектор, который мы получаем в конце этой фазы, выглядит так, и это тот же вектор, который был у нас в начале.

        В физике векторы, представляющие силу и скорость, являются двумя распространенными примерами векторов. Мощность и скорость действуют одинаково. Величина вектора будет означать интенсивность силы или относительную скорость скорости. Поскольку смещение напрямую связано с расстоянием, расстояние и смещение не совпадают.

        Стрелка обычно используется для обозначения вектора.

        Также, чья длина пропорциональна величине и чье направление совпадает с количеством. Масштабированные векторные диаграммы со значениями часто используются для описания векторных величин. Вектор смещения будет описан на векторной диаграмме.

        [Изображение будет загружено в ближайшее время]

        Некоторые важные определения и вектор Все формулы

        Векторные формулы Математика

        Величина

        9{2}}\]

        Направление

        Направление вектора часто выражается как угол поворота против часовой стрелки вокруг его «хвоста» строго на восток.

        Вектор с направлением 30 градусов — это вектор, повернутый на 30 градусов против часовой стрелки относительно строго на восток с использованием этого соглашения.

        Векторная формула Физика

        Сила 

        Векторная сумма двух или более сил представлена ​​равнодействующей силой, которая является единственной силой.

        Подобно тому, как две силы с величинами F1 и F2 действуют на частицу, эффект следующий:

        [Изображение скоро будет загружено]

        Скорость

        Скорость изменения направления объекта представлена ​​вектором скорости.

        Величина вектора скорости указывает скорость объекта, а направление вектора указывает направление объекта.

        [Изображение будет загружено в ближайшее время]

        Треугольный закон сложения

        Треугольный закон сложения векторов гласит, что когда два вектора представлены как две стороны треугольника одного порядка величины и направления, величина и направление результирующий вектор представлен третьей стороной треугольника.

        Поскольку две силы, Вектор А и Вектор В, действуют в одном направлении, результирующее значение R является суммой двух векторов.

        [Изображение скоро будет загружено]

        Формула треугольного закона сложения: \[\bar{R}\] = \[\bar{A}\] + \[\bar{B}\] 

        Параллелограммный закон сложения

        Когда две степени, формула вектора A вектора B, выражены противоположными сторонами параллелограмма, результирующая представлена ​​диагональю параллелограмма, взятой из того же положения.

        [Изображение скоро будет загружено]

        Формула треугольного закона сложения: \[\bar{R}\] = \[\bar{A}\] + \[\bar{B}\] 

        Вычитание векторов

        Если две степени, вектор А и вектор В, действуют в противоположных направлениях, то разница между двумя векторами используется для описания результирующего R.

        В результате формула вычитания векторов имеет вид  \[\ bar{R}\] = \[\bar{A}\] — \[\bar{B}\] 

        -мерная геометрия.

        Таблица векторных формул трехмерной геометрии также доступна на каждом веб-сайте.

        Примеры векторной формулы

        Q.1) Найдите сложение и вычитание заданных векторов.

        1. (2,3,4) и (5,7,8)

        2. (6,3,2) и (7,5,3)

        Ответ:

        Используя треугольник по закону сложения заданы векторы

        а) (2,3,4) и (5,7,8)

        ⇒ {2+5,3+7,4+8}

        ⇒ {7,10 ,12}

        б) (6,3,2) и (7,5,3)

        ⇒ {6+7,3+5,2+3}

        ⇒ {13,8,5}

        Используя закон вычитания векторов, данный вектор равен

        а) (2,3,4) и (5,7,8)

        ⇒ {2-5,3-7,4-8}

        ⇒ {-3,-4,-4}

        б) (6,3,2) и ( 7,5,3)

        ⇒ {6-7,3-5,2-3}

        ⇒ {-1,-2,-1}

        Величина и направление векторов

        Горячая математика

        Величина вектора

        Величина вектора п Вопрос → это расстояние между начальной точкой п и конечная точка Вопрос . В символах величина п Вопрос → записывается как | п Вопрос → | .

        Если заданы координаты начальной и конечной точек вектора, то Формула расстояния можно использовать для нахождения его величины.

        | п Вопрос → | знак равно ( Икс 2 − Икс 1 ) 2 + ( у 2 − у 1 ) 2

        Пример 1:

        Найдите величину вектора п Вопрос → чья начальная точка п я сидела ( 1 , 1 ) и конечная точка находится в Вопрос я сидела ( 5 , 3 ) .

        Решение:

        Используйте формулу расстояния.

        Подставьте значения Икс 1 , у 1 , Икс 2 , а также у 2 .

        | п Вопрос → | знак равно ( 5 − 1 ) 2 + ( 3 − 1 ) 2 знак равно 4 2 + 2 2 знак равно 16 + 4 знак равно 20 ≈ 4,5

        Величина п Вопрос → около 4,5 .

        Направление вектора

        Направление вектора — это мера угла, который он образует с горизонтальная линия .

        Для нахождения направления вектора можно использовать одну из следующих формул:

        загар θ знак равно у Икс , куда Икс горизонтальное изменение и у вертикальное изменение

        или же

        загар θ знак равно у 2 − у 1 Икс 2 − Икс 1 , куда ( Икс 1 , у 1 ) является начальной точкой и ( Икс 2 , у 2 ) является конечной точкой.

        Пример 2:

        Найдите направление вектора п Вопрос → чья начальная точка п я сидела ( 2 , 3 ) и конечная точка находится в Вопрос я сидела ( 5 , 8 ) .

        Заданы координаты начальной и конечной точки. Подставляем их в формулу загар θ знак равно у 2 − у 1 Икс 2 − Икс 1 .

        загар θ знак равно 8 − 3 5 − 2 знак равно 5 3

        Найдите обратный загар, затем воспользуйтесь калькулятором.

        θ знак равно загар − 1 ( 5 3 ) ≈ 59 °

        Вектор п Вопрос → имеет направление около 59° .

        Векторные уравнения и интервалы

        Цели
        1. Понять эквивалентность между системой линейных уравнений и векторным уравнением.
        2. Изучите определение Span{x1,x2,…,xk} и как рисовать изображения пролетов.
        3. Рецепт: решить векторное уравнение с использованием расширенных матриц / определить, находится ли вектор в интервале.
        4. Картинки: противоречивая система уравнений, непротиворечивая система уравнений, охватывает R2 и R3.
        5. Словарное слово: векторное уравнение .
        6. Основное словарное слово: диапазон .

        Уравнение, включающее векторы с n координатами, аналогично n уравнениям, включающим только числа. Например, уравнение

        хC126D+yC-1-2-1D=C8163D

        упрощается до

        Cx2x6xD+C-y-2y-yD=C8163DorCx-y2x-2y6x-yD=C8163D.

        Чтобы два вектора были равны, все их координаты должны быть равны, так что это просто система линейных уравнений

        Ex-y=82x-2y=166x-y=3.

        Определение

        Векторное уравнение — это уравнение, включающее линейную комбинацию векторов с возможными неизвестными коэффициентами.

        Спрашивать, имеет ли векторное уравнение решение, это то же самое, что спрашивать, является ли данный вектор линейной комбинацией некоторых других заданных векторов.

        Например, приведенное выше векторное уравнение спрашивает, является ли вектор (8,16,3) линейной комбинацией векторов (1,2,6) и (−1,2,−1).

        На самом деле нас волнует решение систем линейных уравнений, а не решение векторных уравнений. Весь смысл векторных уравнений в том, что они дают нам другой, более геометрический способ рассмотрения систем линейных уравнений.

        Figure4A изображение приведенного выше векторного уравнения. Попробуйте решить уравнение геометрически, перемещая ползунки.

        Чтобы действительно решить векторное уравнение

        хC126D+yC-1-2-1D=C8163D,

        нужно решить систему линейных уравнений

        Ex-y=82x-2y=166x-y=3.

        Это означает формирование расширенной матрицы

        C1-182-2166-13D

        и уменьшение ряда. Обратите внимание, что столбцы расширенной матрицы являются векторами из исходного векторного уравнения , поэтому на самом деле нет необходимости записывать систему уравнений: можно напрямую перейти от векторного уравнения к расширенной матрице, «сложив векторы вместе». ». В следующем примере мы выполняем сокращение строки и находим решение.

        Пример
        Рецепт: Решение векторного уравнения

        В общем, векторное уравнение

        x1v1+x2v2+···+xkvk=b

        , где v1,v2,. ..,vk,b — векторы в Rn, а x1,x2,…,xk — неизвестные скаляры, имеет тот же набор решений, что и линейная система с расширенной матрицей

        C||||v1v2···vkb||||D

        , столбцами которого являются vi и b.

        Теперь у нас есть три эквивалентных способа представить себе линейную систему:

        1. В виде системы уравнений:

          ч3х1+3х2-2х3=7х1-х2-3х3=5

        2. В качестве расширенной матрицы: Ф23-271-1-35Г
        3. В виде векторного уравнения (x1v1+x2v2+···+xnvn=b):

          x1F21G+x2F3-1G+x3F-2-3G=F75G

        Третий по своей природе геометрический: он поддается рисованию картинок.

        Будет важно знать, что такое всех линейных комбинаций набора векторов v1,v2,…,vk в Rn. Другими словами, мы хотели бы понимать множество всех векторов b в Rn таких, что векторное уравнение (относительно неизвестных x1,x2,…,xk)

        x1v1+x2v2+···+xkvk=b

        имеет решение (т.е. непротиворечиво).

        Определение

        Пусть v1,v2,. ..,vk — векторы в Rn. Диапазон элементов v1,v2,…,vk представляет собой набор всех линейных комбинаций элементов v1,v2,…,vk и обозначается Span{v1,v2,…,vk}. В символах:

        Span{v1,v2,…,vk}=Ax1v1+x2v2+···+xkvk|x1,x2,…,xkinRB

        Мы также говорим, что Span{v1,v2,…,vk} — это подмножество , натянутое на или , порожденное векторами v1,v2,…,vk.

        Приведенное выше определение является первым из нескольких основных определений , которые мы встретим в этом учебнике. Они важны в том смысле, что составляют сущность предмета линейной алгебры: изучение линейной алгебры означает (частично) изучение этих определений. Все определения важны, но очень важно, чтобы вы выучили и поняли определения, помеченные как таковые.

        Эквивалент означает, что для любого заданного списка векторов v1,v2,…,vk,b либо все три утверждения верны, либо все три утверждения ложны.

        Рисунок 10. Это изображение несовместимой линейной системы : вектор w в правой части уравнения x1v1+x2v2=w не лежит в промежутке v1,v2. Убедитесь в этом сами, попробовав решить уравнение x1v1+x2v2=w, перемещая ползунки и уменьшая ряды. Сравните эту цифру.
        Фотографии пролетов

        Рисование изображения Span{v1,v2,…,vk} аналогично рисованию всех линейных комбинаций v1,v2,…,vk.

        Span{v}vSpan{v,w}vwSpan{v,w}vwFigure11Изображения пролетов в R2.Span{v}vSpan{v,w}vwvwuSpan{u,v,w}Span{u,v,w}vwuFigure12Изображения пролеты в R3. Размах двух неколлинеарных векторов — это плоскость, содержащая начало координат и головы векторов. Обратите внимание, что три компланарных (но не коллинеарных) вектора охватывают плоскость, а не трехмерное пространство, точно так же, как два коллинеарных вектора охватывают прямую, а не плоскость.
        Интерактив: диапазон двух векторов в R2
        Interactive: диапазон двух векторов в R3
        Interactive: диапазон трех векторов в R3

        Комментарии, исправления или предложения? (требуется бесплатная учетная запись GitHub)

        геометрия — формула, связывающая три копланарных вектора

        Задавать вопрос

        спросил 93$ такие, что:

        • Все векторы $\mathbf{\vec{u}}$, $\mathbf{\vec{v}}$ и $\mathbf{\vec{w}}$ не являются ноль (т. е. $\mathbf{\vec{0}}\notin\{\mathbf{\vec{u}},\mathbf{\vec{v}},\mathbf{\vec{w}}\}$ ).
        • Векторы $\mathbf{\vec{u}}$ и $\mathbf{\vec{v}}$ неколлинеарны (т. е. $\mathbf{\vec{u}}\wedge\mathbf{\vec {v}}\neq\mathbf{\vec{0}}$).
        • Векторы $\mathbf{\vec{u}}$, $\mathbf{\vec{v}}$ и $\mathbf{\vec{w}}$ компланарны (т. е. [$\mathbf{\vec {u}}$,$\mathbf{\vec{v}}$,$\mathbf{\vec{w}}]=0$). 93$, что я заявляю следующим образом: $$[\mathbf{\vec{u}},\mathbf{\vec{v}},\mathbf{\vec{w}}]\neq 0 \ подразумевает \mathbf{\vec{x}}=\displaystyle \ frac {[\ mathbf {\ vec {x}}, \ mathbf {\ vec {v}}, \ mathbf {\ vec {w}}]} {[\ mathbf {\ vec {u}}, \ mathbf { \vec{v}},\mathbf{\vec{w}}]}\mathbf{\vec{u}}+\frac{[\mathbf{\vec{u}},\mathbf{\vec{x} },\mathbf{\vec{w}}]}{[\mathbf{\vec{u}},\mathbf{\vec{v}},\mathbf{\vec{w}}]}\mathbf{\ vec{v}}+\frac{[\mathbf{\vec{u}},\mathbf{\vec{v}},\mathbf{\vec{x}}]}{[\mathbf{\vec{u} }},\mathbf{\vec{v}},\mathbf{\vec{w}}]}\mathbf{\vec{w}}$$ Я задаю свой вопрос выше в поисках аналогичной формулы, связывающей три компланарных евклидовых вектора, если она вообще существует.

      Перевести ворд в изображение: Word в JPEG – Конвертировать файлы Word в JPEG изображения онлайн

      Как конвертировать документы Word в файлы изображений, в том числе в пакетном режиме

      Как конвертировать документы Word в файлы изображений? Это может потребоваться в разных ситуациях – например, когда нужно отправить кому-то документ для ознакомления без возможности его копирования. Имеется в виду защита от копирования обычным способом, от использования технологий оптического распознавания документ-изображение не защитить никак. Либо же это может ситуация, когда документ по тем или иным причинам принципиально должен иметь формат картинки.

      Как конвертировать документы DOC или DOCX в картинки PNG, JPEG, BMP и прочие форматы изображений? Как это сделать, в частности, в пакетном режиме при больших объёмах документации?

      1. Снимки документа в окне Microsoft Word

      Отрывки Word-документа или даже его целиком превратить в картинки можно внутри редактора Microsoft Word с использованием скриншотера – функции создания снимка экрана. В составе Windows 7 и 8.1 есть штатный скриншотер – утилита «Ножницы». А в Windows 10 их целых два: утилита «Ножницы» и современное UWP-приложение «Фрагмент и набросок». Последнее можно запустить клавишами Win+Shift+S или в системном центре уведомлений.

      Открываем в окне Microsoft Word нужный фрагмент документа, запускаем скриншотер «Фрагмент и набросок», выбираем область создания снимка – прямоугольник. И обводим прямоугольником фрагмент документа.

      Далее при необходимости можем подрезать фрагмент или наложить на него графические пометки. В итоге сохраняем в файл PNG, JPEG или GIF.

      По этому же принципу работаем с «Ножницами» в системах Windows 7 и 8.1.

      У «Ножниц» также есть возможность накладывать графические пометки на снимок экрана, и эта утилита также сохраняет картинки в файлы PNG, JPEG или GIF.

      Если весь Word-документ необходимо превратить в картинку, его можно открыть в режиме чтения Microsoft Word, настроить этот режим для удобочтения и отснять скриншотером каждую страницу.

      Однако этот способ не подойдёт для случаев, когда документ должен обозреваться в формате листов бумаги А5, А4, А3, в частности, для дальнейшей распечатки на принтере. В этом случае Word-документ лучше преобразовать в рисунок путём конвертирования.

      2. Веб-сервисы для конвертирования документов

      При конвертировании Word-файлов в файлы изображений последние обычно наследуют размер бумаги и форматирование документа, что, во-первых, делает их читабельными в плане масштаба рисунка, во-вторых, подготавливает к распечатке, если в таковой станет необходимость.

      Конвертировать файлы DOC и DOCX в различные форматы изображений можно с помощью веб-сервисов в Интернете. В большей части это условно-бесплатные веб-проекты, предлагающие универсальные или профильные направления конвертирования форматов файлов. Они идеально подойдут для конвертирования единичных документов. Единичные, не пакетные операции такими веб-сервисами обычно предлагаются бесплатно. Введя в поисковик запрос с включением нужного направления форматов конвертирования по типу «docx в jpg», обнаружим массу таких веб-сервисов.

      Один из них, например, Convertio предусматривает конвертирование Word-файлов в форматы изображений PNG, JPEG, BMP, GIF и пр. Выбираем конечный формат, загружаем исходный документ.

      Жмём кнопку «Конвертировать», затем скачиваем обработанный файл.

      Обработанный файл – это архив с файлами изображений на каждую страницу документа.

      3. Программа Total Doc Converter

      Если нужно конвертировать в изображения большой объём документов, веб-сервисы, которые и предусматривают такую возможность, вероятнее всего, будут либо предлагать её изначально в рамках использования платного аккаунта, либо ограничивать объёмы конвертирования при бесплатном использовании.

      Как бесплатно преобразовать горы документов в картинки?

      Для этого можно использовать программу Total Doc Converter. Она не бесплатная, но её триал-версия ограничена лишь тем, что при реально больших объёмах преобразования программа будет намеренно приостанавливать проведение операции, чтобы мы вручную запускали её продолжение. И, возможно, у нас когда-то сдадут нервы, и мы возьмём, да и купим лицензию платной версии. Total Doc Converter работает с несколькими форматами документов изображений, для части из них предусматриваются двусторонние направления, часть же может быть преобразована только в одном направлении. Спецификой и преимуществом программы является возможность внесения корректировок преобразования для файлов на выходе – форматирование документов, параметры страницы, качество изображения и т.п. Эти корректировки могут быть применены в пакетном режиме обработки данных.

      Для конвертирования Word-документов в изображения в окне Total Doc Converter на панели обзора слева открываем папку, где хранятся эти документы. Отмечаем галочками нужные файлы, либо же выделяем все их кнопкой «Отметить все». Далее на панели инструментов вверху кликаем кнопку нужного формата на выходе — PNG, JPEG, TIFF.

      Рассмотрим далее на примере PNG. Указываем папку для сохранения конвертированных файлов.

      Затем можем указать размер и ориентацию листа бумаги.

      И запускаем конвертирование кнопкой «Start».

      Всё – ищем обработанные файлы в указанной папке.

      Формат изображений PNG предусматривает только такие вот простейшие настройки конвертирования. Если мы выберем конечный формат JPEG, сможем более детально корректировать рисунки, в которые будут преобразованы Word-документы. И даже сможем преобразовать многостраничный документ не в несколько отдельных картинок, а в единое цельное изображение.

      Но если стоит задача преобразовать многостраничный документ в аккуратный компактный рисунок, а не в кучу отдельных разбросанных файлов, лучше выбрать формат на выходе TIFF.

      TIFF – это формат хранения многостраничных изображений, его поддерживают многие сторонние просмотрщики картинок и штатное средство просмотра фотографий Windows. Только вот закавыка: в Windows 10 это средство упразднено, а его эволюционное продолжение UWP-приложение «Фотографии» ещё не научилось открывать формат TIFF.

      Лучшие программы для преобразования Word Document в изображение

      Эта опция широко не применяется в сообществе или ее использование не является большинством, мы знаем, что она может быть интересной для многих пользователей, которые не могут добавлять текст в какой-либо документ, или не могут добавлять слишком много, или даже просто, что в a Там, где они хотят показать указанный документ, у них нет совместимой программы для открытия формата doc или docx.

      В любом случае, его использование простое, и ниже приведены лучшие инструменты для остановки любого документа Word в JPEG.

      Бесплатный конвертер документов AVS


      Во всех имеющихся у нас конвертерах это дает нам очень дружественный интерфейс с различными функциями, среди которых преобразование различных форматов документов в форматы изображений и наоборот.

      Это также позволяет нам сжимать файлы, если вы хотите их отправить или загрузить на какой-либо сайт или даже отправить их через e-mail. Его функции просты, но полны по своему основному назначению.

      Бесплатный конвертер документов AVS: Скачать здесь

      Бесплатный Конвертер Docx в JPG


      Другие инструменты для конвертации файлов Docx в JPG — это бесплатный конвертер Docx в JPG. Программа с несколько устаревшим интерфейсом, но очень интуитивный , в котором всего несколькими щелчками мыши мы конвертируем нужный документ в JPEG формат.

      Мы также можем назвать функцию, которая позволяет нам открывать полный папки и конвертировать их.

      Что может быть негативным для многих, так это то, что эта программа показывает нам реклама на его интерфейсе, но это совсем не раздражает.

      Бесплатный Конвертер Docx в JPG: Скачать здесь

      Пакетное преобразование Word в JPG


      Конвертер в очень полный графические форматы, в которые нам разрешено конвертировать не только графические форматы, но и другие в PDF. С помощью этой программы мы можем избежать использования подобных для PDF преобразование, которое также широко используется, и используйте этот инструмент как 2 в 1.

      Еще один интересный раздел заключается в том, что он позволяет нам изменять размер изображения (DPI) и тем самым уменьшить его вес. Как и прежде, эта программа также предлагает нам функцию перетаскивания изображений.

      Пакетное преобразование Word в JPG: Загрузить

      reaConverter — конвертировать Word в JPEG


      Очень простая программа, но с интересными функциями, такими как изображение редактирование и преобразование различных форматов изображений, среди которых формат .GIF. Редкий вариант в программах, упомянутых выше.

      Его интерфейс прост, но ничто не мешает и с довольно полным использованием функции, на которой он сосредоточен. Одна функция, которая может быть оценена, заключается в том, что мы можем перетаскивать файлы в программу и создавать файловую очередь для одновременного преобразования.

      Среди всех программ, упомянутых выше, это та, которая позволяет нам преобразовывать большинство вариантов формата Docx в JPG разница большая. Но то, что мы должны подчеркнуть, и что многим пользователям, наконец, не понравится, это то, что это оплата программу.

      У нас есть бесплатная пробная версия, которую мы можем использовать, чтобы окончательно решить, покупать ее или нет.

      reaConverter — от DOCX до JPG: Скачать здесь

      Преобразование изображения в файл Word/Excel/PowerPoint

      При использовании ABBYY FineReader for ScanSnap вы сможете преобразовывать сканированное изображение в редактируемый файл, например Word, Excel или PowerPoint.

      Преобразовать можно только изображения с типом документа [Документы] и с форматом файла PDF, сканированные с помощью ScanSnap.

      Если вам важно содержимое изображения при выборе формата для файла, в который будет преобразовано изображение, то воспроизводимость изображения после преобразования становится более важным приоритетом.

      Для получения подробной информации смотрите Функция OCR ABBYY FineReader for ScanSnap.

      Windows

      СОВЕТ

      • Изображение документа, сканированного с помощью ScanSnap, не может быть преобразовано в файл Word/Excel/PowerPoint, если для изображения задана настройка безопасности, отличная от пароля разрешений, например пароль открытия документа.

      • Файл, в который преобразуется изображение, сохраняется в следующих форматах:

        • Scan to Word: формат DOCX (.docx)

        • Scan to Excel: формат XLSX (.xlsx)

        • Scan to PowerPoint(R): формат PPTX (.pptx)

      • Для просмотра и проверки преобразованного в Word/Excel/PowerPoint файла требуется регистрация пользователя и аутентификация лицензии для Word, Excel и PowerPoint, чтобы можно было использовать Word, Excel и PowerPoint.

        Для получения подробной информации о версии приложений, которые поддерживаются ABBYY FineReader for ScanSnap, смотрите Руководство пользователя ABBYY FineReader for ScanSnap.

      • Не используйте данную функцию при работе в Word, Excel или PowerPoint. Кроме того, не используйте Word, Excel или PowerPoint во время выполнения этой функции. В противном случае может быть выведено сообщение, такое как «Вызов был отклонен», и результат преобразования может не отобразиться.

      • Настройки преобразования изображения в файл Word/Excel/PowerPoint можно изменить с помощью ABBYY FineReader for ScanSnap.

        Для запуска ABBYY FineReader for ScanSnap выберите [Scan to Word], [Scan to Excel] или [Scan to PowerPoint(R)] в [Список приложений] на вкладке [Приложение] в окне предпочтений и нажмите кнопку [Задать].

        Для получения подробной информации о настройках смотрите Руководство пользователя ABBYY FineReader for ScanSnap.

      • При задании [Scan to Word], [Scan to Excel] или [Scan to PowerPoint(R)] для приложения, которое требуется запустить в настройках профиля, простое сканирование документа позволяет преобразовать изображение сканированного документа в файл Word/Excel/PowerPoint.

      1. Отобразите Основное окно ScanSnap Home.
      2. В Список записей данных содержимого выберите запись данных содержимого с изображением для преобразования в файл Word/Excel/PowerPoint.

        При преобразовании нескольких изображений в записях данных содержимого в файлы PDF выберите записи данных содержимого, удерживая клавишу [Ctrl] или [Shift].

      3. Выберите формат файлов, в который будут преобразованы изображения.

        В отобразившемся при нажатии правой кнопкой мыши записи данных содержимого меню нажмите [Отправить в] и выберите одно из следующего:

        • Scan to Word

        • Scan to Excel

        • Scan to PowerPoint(R)

      Когда преобразование завершено, Word, Excel или PowerPoint запустится и отобразятся результаты преобразования.

      Mac OS

      СОВЕТ

      • Изображение документа, сканированного с помощью ScanSnap, не может быть преобразовано в файл Word/Excel/PowerPoint, если для изображения задана настройка безопасности, отличная от пароля разрешений, например пароль открытия документа.

      • Файл, в который преобразуется изображение, сохраняется в следующих форматах:

        • Scan to Word: формат DOCX (.docx)

        • Scan to Excel: формат XLSX (.xlsx)

        • Scan to PowerPoint(R): формат PPTX (.pptx)

      • Для просмотра и проверки преобразованного в Word/Excel/PowerPoint файла требуется регистрация пользователя и аутентификация лицензии для Word, Excel и PowerPoint, чтобы можно было использовать Word, Excel и PowerPoint.

        Для получения подробной информации о версии приложений, которые поддерживаются ABBYY FineReader for ScanSnap, смотрите Руководство пользователя ABBYY FineReader for ScanSnap.

      • Не используйте данную функцию при работе в Word, Excel или PowerPoint. Кроме того, не используйте Word, Excel или PowerPoint во время выполнения этой функции. В противном случае может быть выведено сообщение, такое как «Вызов был отклонен», и результат преобразования может не отобразиться.

      • Настройки преобразования изображения в файл Word/Excel/PowerPoint можно изменить с помощью ABBYY FineReader for ScanSnap.

        Для запуска ABBYY FineReader for ScanSnap выберите [Scan to Word], [Scan to Excel] или [Scan to PowerPoint(R)] в [Список приложений] на вкладке [Приложение] в окне предпочтений и нажмите кнопку [Задать].

        Для получения подробной информации о настройках смотрите Руководство пользователя ABBYY FineReader for ScanSnap.

      • При задании [Scan to Word], [Scan to Excel] или [Scan to PowerPoint(R)] для приложения, которое требуется запустить в настройках профиля, простое сканирование документа позволяет преобразовать изображение сканированного документа в файл Word/Excel/PowerPoint.

      1. Отобразите Основное окно ScanSnap Home.

        Нажмите значок [ScanSnap Home] в списке приложений, отображающемся при нажатии панели запуска на док-станции.

      2. В Список записей данных содержимого выберите запись данных содержимого с изображением для преобразования в файл Word/Excel/PowerPoint.

        При преобразовании нескольких изображений в записях данных содержимого в файлы PDF выберите записи данных содержимого, удерживая клавишу [command ] или [Shift].

      3. Выберите формат файлов, в который будут преобразованы изображения.

        В меню, отображающемся при нажатии записи данных содержимого с удержанием клавиши [control] на клавиатуре, нажмите кнопку [Отправить в] и выберите одно из следующего:

        • Scan to Word

        • Scan to Excel

        • Scan to PowerPoint(R)

      Когда преобразование завершено, Word, Excel или PowerPoint запустится и отобразятся результаты преобразования.

      Быстрое преобразование изображений в уравнения в Word

      Быстрое преобразование изображений в уравнения в Word

      Когда вам нужно отредактировать уравнения, которые были преобразованы в изображения с помощью Kutools for WordАвтора Преобразование уравнений в изображения утилиту, вы должны сначала преобразовать эти изображения обратно в уравнения. Kutools for WordАвтора Преобразование изображений в уравнения утилита может быстро конвертировать изображения, которые были преобразованы в изображения с помощью Преобразование уравнений в изображения утилита для уравнений снова в Word.

      Преобразуйте все изображения в уравнения во всех документах

      Преобразование всех изображений в уравнения в части документа


      1Оценить с использованием заданного значенияквадратный корень из 50
      2Оценить с использованием заданного значенияквадратный корень из 45
      3Вычислить5+5
      4Вычислить7*7
      5Разложить на простые множители24
      6Преобразовать в смешанную дробь52/6
      7Преобразовать в смешанную дробь93/8
      8Преобразовать в смешанную дробь34/5
      9Графикy=x+1
      10Оценить с использованием заданного значенияквадратный корень из 128
      11Найти площадь поверхностисфера (3)
      12Вычислить54-6÷2+6
      13Графикy=-2x
      14Вычислить8*8
      15Преобразовать в десятичную форму5/9
      16Оценить с использованием заданного значенияквадратный корень из 180
      17Графикy=2
      18Преобразовать в смешанную дробь7/8
      19Вычислить9*9
      20Risolvere per CC=5/9*(F-32)
      21Упростить1/3+1 1/12
      22Графикy=x+4
      23Графикy=-3
      24Графикx+y=3
      25Графикx=5
      26Вычислить6*6
      27Вычислить2*2
      28Вычислить4*4
      29Вычислить1/2+(2/3)÷(3/4)-(4/5*5/6)
      30Вычислить1/3+13/12
      31Вычислить5*5
      32Risolvere per d2d=5v(o)-vr
      33Преобразовать в смешанную дробь3/7
      34Графикy=-2
      35Определить наклонy=6
      36Перевести в процентное соотношение9
      37Графикy=2x+2
      38Графикy=2x-4
      39Графикx=-3
      40Решить, используя свойство квадратного корняx^2+5x+6=0
      41Преобразовать в смешанную дробь1/6
      42Преобразовать в десятичную форму9%
      43Risolvere per n12n-24=14n+28
      44Вычислить16*4
      45Упроститькубический корень из 125
      46Преобразовать в упрощенную дробь43%
      47Графикx=1
      48Графикy=6
      49Графикy=-7
      50Графикy=4x+2
      51Определить наклонy=7
      52Графикy=3x+4
      53Графикy=x+5
      54График3x+2y=6
      55Решить, используя свойство квадратного корняx^2-5x+6=0
      56Решить, используя свойство квадратного корняx^2-6x+5=0
      57Решить, используя свойство квадратного корняx^2-9=0
      58Оценить с использованием заданного значенияквадратный корень из 192
      59Оценить с использованием заданного значенияквадратный корень из 25/36
      60Разложить на простые множители14
      61Преобразовать в смешанную дробь7/10
      62Risolvere per a(-5a)/2=75
      63Упроститьx
      64Вычислить6*4
      65Вычислить6+6
      66Вычислить-3-5
      67Вычислить-2-2
      68Упроститьквадратный корень из 1
      69Упроститьквадратный корень из 4
      70Найти обратную величину1/3
      71Преобразовать в смешанную дробь11/20
      72Преобразовать в смешанную дробь7/9
      73Найти НОК11 , 13 , 5 , 15 , 14 , , , ,
      74Решить, используя свойство квадратного корняx^2-3x-10=0
      75Решить, используя свойство квадратного корняx^2+2x-8=0
      76График3x+4y=12
      77График3x-2y=6
      78Графикy=-x-2
      79Графикy=3x+7
      80Определить, является ли полиномом2x+2
      81Графикy=2x-6
      82Графикy=2x-7
      83Графикy=2x-2
      84Графикy=-2x+1
      85Графикy=-3x+4
      86Графикy=-3x+2
      87Графикy=x-4
      88Вычислить(4/3)÷(7/2)
      89График2x-3y=6
      90Графикx+2y=4
      91Графикx=7
      92Графикx-y=5
      93Решить, используя свойство квадратного корняx^2+3x-10=0
      94Решить, используя свойство квадратного корняx^2-2x-3=0
      95Найти площадь поверхностиконус (12)(9)
      96Преобразовать в смешанную дробь3/10
      97Преобразовать в смешанную дробь7/20
      98Преобразовать в смешанную дробь2/8
      99Risolvere per wV=lwh
      100Упростить6/(5m)+3/(7m^2)

      a0x4 + a1x3 + a2x2 + a3x + a4 = 0,

      (1)

      x4 + ax3 + bx2 + cx + d = 0,

      (2)

      (3)

      (4)

      y4 + py2 + qy + r = 0,

      (5)

      (6)

      (7)

      (8)

      (9)

      (10)

      (11)

      x4 + 4×3 – 4×2 – 20x – 5 = 0.

      (12)

      y4 – 10y2 – 4y + 8 = 0.

      (14)

      p = – 10,      q = – 4,       r = 8.

      (15)

      s3 + 5s2 – 8s – 42 = 0.

      (16)

      (18)

      (19)