เวกเตอร์: คำจำกัดความและแนวคิดพื้นฐาน เวกเตอร์ในอวกาศและวิธีพิกัด C 19 เวกเตอร์ในอวกาศ

บันทึก- การดำเนินการกับเวกเตอร์ที่ดำเนินการในตัวอย่าง 2.10 สามารถดำเนินการได้ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล- ในการค้นหาผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์ใน MS Excel ให้ใช้ฟังก์ชัน SUMPRODUCT() โดยระบุที่อยู่ของช่วงขององค์ประกอบเมทริกซ์ที่ต้องค้นหาผลรวมของผลิตภัณฑ์เป็นอาร์กิวเมนต์ ใน MathCAD ผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์สองตัวจะดำเนินการโดยใช้ตัวดำเนินการที่สอดคล้องกันบนแถบเครื่องมือ Matrix

ตัวอย่าง 2.11. คำนวณงานที่ทำโดยใช้กำลังถ้าจุดของการประยุกต์เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงจากตำแหน่ง ก(2;4;6) ไปยังตำแหน่ง ก(4;2;7). จะมุมไหน. เอบี บังคับทิศทาง ?

สารละลาย.ค้นหาเวกเตอร์การกระจัดโดยลบออกจากพิกัดของจุดสิ้นสุดพิกัดต้นทาง

- ตามสูตร (2.28)(หน่วยการทำงาน).

มุม φ ระหว่างและ เราหาได้จากสูตร (2.29) นั่นคือ

6. เวกเตอร์ที่ไม่ใช่โคพลานาร์สามตัวดำเนินการตามลำดับที่ระบุแบบฟอร์มขวาสาม, ถ้าเมื่อสังเกตจากจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์ที่สามการหมุนที่สั้นที่สุดจากเวกเตอร์แรกไปที่เวกเตอร์ที่สองจะทำทวนเข็มนาฬิกาและซ้าย ถ้าตามเข็มนาฬิกา

งานศิลปะของเว็กเตอร์ เวกเตอร์ถึงเวกเตอร์ เรียกว่าเวกเตอร์ ตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

– ตั้งฉากกับเวกเตอร์และ ;

– มีความยาวเท่ากับ, ที่ไหน φ – มุมที่เกิดจากเวกเตอร์และ ;

– เวกเตอร์ สร้างสามทางขวา (รูปที่ 2.15)

ทฤษฎีบท 2.4เงื่อนไขที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับความเป็นเส้นตรงของเวกเตอร์สองตัวคือผลคูณเวกเตอร์ของพวกมันมีค่าเท่ากับศูนย์

ทฤษฎีบท 2.5ผลคูณเวกเตอร์ของเวกเตอร์ซึ่งกำหนดโดยพิกัด จะเท่ากับปัจจัยกำหนดลำดับที่สามของแบบฟอร์ม

(2.32)

บันทึก.ปัจจัยกำหนด (2.25) ขยายตามคุณสมบัติของปัจจัย 7 ตัว

ข้อพิสูจน์ 1.เงื่อนไขที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับความเป็นเส้นตรงของเวกเตอร์สองตัวคือสัดส่วนของพิกัดที่สอดคล้องกัน

ข้อพิสูจน์ 2.ผลคูณเวกเตอร์ของเวกเตอร์หน่วยหน่วยมีค่าเท่ากัน

ข้อพิสูจน์ 3.เวกเตอร์กำลังสองของเวกเตอร์ใดๆ จะเป็นศูนย์

การตีความทางเรขาคณิตของผลคูณไขว้ คือความยาวของเวกเตอร์ที่ได้จะเป็นตัวเลขเท่ากับพื้นที่ สสี่เหลี่ยมด้านขนานที่สร้างจากเวกเตอร์แฟคเตอร์เมื่อด้านลดลงเหลือจุดกำเนิดเดียวกัน ตามคำจำกัดความแล้ว โมดูลัสของผลิตภัณฑ์เวกเตอร์ของเวกเตอร์จะเท่ากับ. ในทางกลับกัน พื้นที่ของสี่เหลี่ยมด้านขนานที่สร้างจากเวกเตอร์และก็เท่ากันเช่นกัน - เพราะฉะนั้น,

. (2.33)

นอกจากนี้ เมื่อใช้ผลคูณเวกเตอร์ คุณสามารถกำหนดโมเมนต์ของแรงสัมพันธ์กับจุดและเส้นตรงได้ ความเร็วในการหมุน

ให้ตรงจุด ก ใช้แรงและปล่อยให้ โอ – บางจุดในอวกาศ (รูปที่ 2.16) จากหลักสูตรฟิสิกส์ทราบมาว่า ช่วงเวลาแห่งพลัง สัมพันธ์กับประเด็น โอเรียกว่าเวกเตอร์ ซึ่งผ่านจุดนั้นไปโอและเป็นไปตามเงื่อนไขดังต่อไปนี้:

ตั้งฉากกับระนาบที่ผ่านจุดต่างๆ โอ, ก, บี;

โมดูลัสของมันคือตัวเลขเท่ากับผลคูณของแรงที่แขน.

- สร้างสามทางขวามือด้วยเวกเตอร์และ.

ดังนั้นช่วงเวลาแห่งพลัง สัมพันธ์กับประเด็นโอเป็นผลิตภัณฑ์เวกเตอร์

. (2.34)

จุดแกน (รูปที่ 2.17)

ตัวอย่าง 2.12.หาพื้นที่ของสามเหลี่ยมโดยใช้ผลคูณกากบาท เอบีซีสร้างขึ้นจากเวกเตอร์ลดเหลือจุดเริ่มต้นเดียว

คำจำกัดความและทฤษฎีบททั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเวกเตอร์บนระนาบก็เป็นจริงสำหรับอวกาศเช่นกัน ให้เราจำคำจำกัดความพื้นฐาน

เพื่อกำหนดเวกเตอร์ที่เราต้องการ

คำนิยาม

ส่วนกำกับเรียกว่าจุดคู่สั่งในอวกาศ ส่วนที่มีการกำหนดทิศทางเรียกว่า เท่ากันหากมีความยาวและทิศทางเท่ากัน

คำนิยาม

เวกเตอร์คือชุดของเซ็กเมนต์ที่มีทิศทางทั้งหมดเท่ากัน

เวกเตอร์มักจะแสดงด้วยตัวอักษรละตินตัวพิมพ์เล็กโดยมีลูกศรอยู่ด้านบน: $\vec(a)$, $\vec(b)$, $\vec(c)$ ส่วนที่กำหนดทิศทางจะแสดงโดยการระบุจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด โดยมีลูกศรอยู่ด้านบน: $\vec(AB)$

เวกเตอร์คือเซตที่ประกอบด้วยองค์ประกอบจำนวนอนันต์ ส่วนที่กำหนดทิศทางมักเรียกว่า "เวกเตอร์" ถ้า $\vec(AB) \in \vec(a)$ ดังนั้นส่วนที่กำกับ $\vec(AB)$ จะถูกกล่าวว่าเป็นตัวแทนของเวกเตอร์ $\vec(a)$ ในกรณีนี้ ส่วนที่กำกับจะถูกวาดในภาพวาด และเรียกว่า "เวกเตอร์" ตัวอย่างเช่น เมื่อเราพูดว่า “ให้เราพล็อตเวกเตอร์ $\vec(r)$ จากจุด $O$ เราหมายความว่าเรากำลังสร้างเซกเมนต์กำกับ $\vec(OR)$ แทนเวกเตอร์ $\vec(r )$

คำนิยาม

เวกเตอร์ถูกเรียกว่า เท่ากันหากส่วนที่กำกับซึ่งเป็นตัวแทนเท่ากัน

คุณสามารถดำเนินการบวกและลบเวกเตอร์ได้ รวมทั้งคูณเวกเตอร์ที่กำหนดด้วยจำนวนจริงได้

รู้จักกฎสามเหลี่ยมจากระนาบ: $\vec(a)+\vec(b) = \vec(c)$,

กฎรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน: $\vec(a)+\vec(b) = \vec(c)$

และกฎของการบวกเวกเตอร์ที่ขาดสำหรับระนาบ ซึ่งก็เป็นจริงในอวกาศเช่นกัน

กฎสำหรับการบวกเวกเตอร์หลายเส้น

ถ้า $A_1, \, A_2, \, \dots, \, A_n$ เป็นจุดใดๆ ในอวกาศ แล้ว

$ \vec(A_1A_2) + \จุด + \vec(A_(n-1)A_n) = \vec(A_1A_n) -

ยิ่งกว่านั้นในอวกาศมันเป็นความจริง

กฎคู่ขนาน

ถ้า $\vec(OA) \in \vec(a)$, $\vec(OB) \in \vec(b)$, $\vec(OC) \in \vec(c)$ แล้วสร้างบน เซกเมนต์กำกับของ $OAEBCFDG$ ที่ขนานกัน เราสามารถหาเซ็กเมนต์กำกับ $\vec(OD)$ ที่แทนเวกเตอร์ $\vec(d)$ ซึ่งเป็นผลรวมของเวกเตอร์ $\vec(a), \, \ vec(b), \, \vec(c).$

จะมีปัญหาให้คุณแก้ไขด้วยตัวเองซึ่งคุณสามารถดูคำตอบได้

แนวคิดเรื่องเวกเตอร์

ก่อนที่คุณจะเรียนรู้ทุกอย่างเกี่ยวกับเวกเตอร์และการดำเนินการกับเวกเตอร์ ให้เตรียมพร้อมสำหรับการแก้ปัญหาง่ายๆ มีเวกเตอร์ของความเป็นผู้ประกอบการของคุณและเวกเตอร์ของความสามารถด้านนวัตกรรมของคุณ เวกเตอร์ของการเป็นผู้ประกอบการนำคุณไปสู่เป้าหมายที่ 1 และเวกเตอร์ของความสามารถเชิงนวัตกรรมนำคุณไปสู่เป้าหมายที่ 2 กฎของเกมคือคุณไม่สามารถเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของเวกเตอร์ทั้งสองนี้พร้อมกันและบรรลุเป้าหมายสองข้อในคราวเดียว เวกเตอร์โต้ตอบหรือพูดด้วยภาษาคณิตศาสตร์ การดำเนินการบางอย่างเกิดขึ้นกับเวกเตอร์ ผลลัพธ์ของการดำเนินการนี้คือเวกเตอร์ "ผลลัพธ์" ซึ่งนำคุณไปสู่เป้าหมาย 3

บอกฉันที: ผลลัพธ์ของการดำเนินการกับเวกเตอร์ "ผู้ประกอบการ" และ "ความสามารถทางนวัตกรรม" ที่เป็นเวกเตอร์ "ผลลัพธ์" คืออะไร? หากบอกไม่ได้ทันทีอย่าท้อแท้ เมื่อคุณก้าวหน้าในบทเรียนนี้ คุณจะสามารถตอบคำถามนี้ได้

ดังที่เราได้เห็นข้างต้น เวกเตอร์จำเป็นต้องมาจากจุดใดจุดหนึ่ง กเป็นเส้นตรงถึงจุดหนึ่ง บี- ด้วยเหตุนี้ เวกเตอร์แต่ละตัวจึงไม่เพียงแต่มีค่าตัวเลข - ความยาว แต่ยังมีค่าทิศทางทางกายภาพและเรขาคณิตด้วย จากนี้มาเป็นคำจำกัดความแรกที่ง่ายที่สุดของเวกเตอร์ ดังนั้นเวกเตอร์คือเซกเมนต์ทิศทางที่มาจากจุดหนึ่ง กตรงประเด็น บี- กำหนดไว้ดังนี้..

และเริ่มต้นต่างๆ การดำเนินการกับเวกเตอร์ เราต้องมาทำความรู้จักกับนิยามของเวกเตอร์อีกคำหนึ่ง

เวกเตอร์คือประเภทของการแสดงจุดที่จำเป็นต้องไปถึงจากจุดเริ่มต้นบางจุด ตัวอย่างเช่น เวกเตอร์สามมิติมักจะเขียนเป็น (x, y, z) . พูดง่ายๆ ก็คือ ตัวเลขเหล่านี้หมายถึงระยะทางที่คุณต้องเดินไปใน 3 ทิศทางที่แตกต่างกันเพื่อไปยังจุดหนึ่ง

ให้เวกเตอร์ถูกกำหนดไว้ ในเวลาเดียวกัน x = 3 (มือขวาชี้ไปทางขวา) ย = 1 (มือซ้ายชี้ไปข้างหน้า) z = 5 (ใต้จุดมีบันไดขึ้น) จากข้อมูลเหล่านี้คุณจะพบจุดโดยเดิน 3 เมตรในทิศทางที่ระบุ มือขวาจากนั้นเดินไป 1 เมตรในทิศทางที่มือซ้ายระบุ จากนั้นบันไดก็รอคุณอยู่ และเมื่อสูงขึ้นไป 5 เมตร คุณจะพบว่าตัวเองอยู่ที่จุดสิ้นสุดในที่สุด

คำศัพท์อื่นๆ ทั้งหมดเป็นการชี้แจงคำอธิบายที่นำเสนอข้างต้น ซึ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินการต่างๆ กับเวกเตอร์ นั่นก็คือ การแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติ มาดูคำจำกัดความที่เข้มงวดกว่านี้ โดยเน้นที่ปัญหาเวกเตอร์ทั่วไป

ตัวอย่างทางกายภาพปริมาณเวกเตอร์อาจเป็นการกระจัดของจุดวัสดุที่เคลื่อนที่ในอวกาศ ความเร็วและความเร่งของจุดนี้ ตลอดจนแรงที่กระทำต่อจุดนั้น

เวกเตอร์เรขาคณิตนำเสนอในพื้นที่สองมิติและสามมิติในรูปแบบ ส่วนทิศทาง- นี่คือส่วนที่มีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด

ถ้า ก- จุดเริ่มต้นของเวกเตอร์ และ บี- สิ้นสุดแล้วเวกเตอร์จะแสดงด้วยสัญลักษณ์หรืออักษรตัวพิมพ์เล็กหนึ่งตัว . ในรูป จุดสิ้นสุดของเวกเตอร์จะแสดงด้วยลูกศร (รูปที่ 1)

ความยาว(หรือ โมดูล) ของเวกเตอร์เรขาคณิตคือความยาวของส่วนที่สร้างเวกเตอร์นั้น

เรียกเวกเตอร์สองตัวนี้ว่า เท่ากัน หากสามารถรวมกันได้ (หากทิศทางตรงกัน) โดยการโอนแบบขนานเช่น ถ้าขนานกัน มีทิศทางเดียวกันและมีความยาวเท่ากัน

ในวิชาฟิสิกส์ก็มักจะถือว่า เวกเตอร์ที่ปักหมุดไว้กำหนดตามจุดใช้งาน ความยาว และทิศทาง หากจุดใช้งานของเวกเตอร์ไม่สำคัญ ก็จะสามารถถ่ายโอนเวกเตอร์ไปยังจุดใดก็ได้ในอวกาศ โดยคงความยาวและทิศทางไว้ ในกรณีนี้เรียกว่าเวกเตอร์ ฟรี- เราจะตกลงพิจารณาเท่านั้น เวกเตอร์ฟรี.

การดำเนินการเชิงเส้นบนเวกเตอร์เรขาคณิต

การคูณเวกเตอร์ด้วยตัวเลข

ผลคูณของเวกเตอร์ ต่อหมายเลขเป็นเวกเตอร์ที่ได้มาจากเวกเตอร์โดยการยืด (at ) หรือการบีบอัด (at ) ด้วยปัจจัย และทิศทางของเวกเตอร์ยังคงเหมือนเดิม if และเปลี่ยนเป็นตรงกันข้าม if (รูปที่ 2)

จากคำจำกัดความจะเป็นไปตามว่าเวกเตอร์และ = อยู่บนเส้นเดียวหรือเส้นขนานเสมอ เวกเตอร์ดังกล่าวเรียกว่า คอลลิเนียร์- (เราสามารถพูดได้ว่าเวกเตอร์เหล่านี้ขนานกัน แต่ในพีชคณิตเวกเตอร์ เป็นเรื่องปกติที่จะพูดว่า "คอลลิเนียร์") สิ่งที่กลับกันก็เป็นจริงเช่นกัน: หากเวกเตอร์เป็นคอลลิเนียร์ ก็สัมพันธ์กันด้วยความสัมพันธ์

ดังนั้น ความเท่าเทียมกัน (1) จึงเป็นการแสดงออกถึงสภาวะของการคอลลิเนียร์ริตีของเวกเตอร์สองตัว

การบวกและการลบเวกเตอร์

เมื่อบวกเวกเตอร์ คุณต้องรู้สิ่งนี้ จำนวนเวกเตอร์ และเรียกว่าเวกเตอร์ ซึ่งจุดเริ่มต้นตรงกับจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์และจุดสิ้นสุด - ที่จุดสิ้นสุดของเวกเตอร์ โดยมีเงื่อนไขว่าจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์จะติดกับจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์ (รูปที่ 3)

คำจำกัดความนี้สามารถกระจายไปตามจำนวนเวกเตอร์ที่มีจำกัดใดๆ ได้ ปล่อยให้พวกเขาได้รับในอวกาศ nเวกเตอร์ฟรี เมื่อบวกเวกเตอร์หลายตัว ผลรวมของเวกเตอร์จะถือเป็นเวกเตอร์ปิด ซึ่งจุดเริ่มต้นตรงกับจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์แรก และจุดสิ้นสุดด้วยจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์สุดท้าย นั่นคือ หากคุณแนบจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์เข้ากับจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์ และแนบจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์เข้ากับจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์ เป็นต้น และสุดท้ายที่จุดสิ้นสุดของเวกเตอร์ - จุดเริ่มต้นของเวกเตอร์ ผลรวมของเวกเตอร์เหล่านี้คือเวกเตอร์ปิด จุดเริ่มต้นตรงกับจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์แรกและจุดสิ้นสุด - กับจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์สุดท้าย (รูปที่ 4)

คำศัพท์เหล่านี้เรียกว่าส่วนประกอบของเวกเตอร์ และกฎที่กำหนดไว้คือ กฎรูปหลายเหลี่ยม- รูปหลายเหลี่ยมนี้อาจไม่แบน

เมื่อเวกเตอร์คูณด้วยตัวเลข -1 จะได้เวกเตอร์ที่ตรงกันข้าม เวกเตอร์และมีความยาวเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม ผลรวมของพวกเขาให้ เวกเตอร์เป็นศูนย์ซึ่งมีความยาวเป็นศูนย์ ไม่ได้กำหนดทิศทางของเวกเตอร์ศูนย์

ในพีชคณิตเวกเตอร์ ไม่จำเป็นต้องพิจารณาการดำเนินการลบแยกกัน การลบเวกเตอร์ออกจากเวกเตอร์หมายถึงการเพิ่มเวกเตอร์ที่อยู่ตรงข้ามกับเวกเตอร์ กล่าวคือ

ตัวอย่างที่ 1ลดความซับซ้อนของนิพจน์:

.

,

นั่นคือ เวกเตอร์สามารถบวกและคูณด้วยตัวเลขได้ในลักษณะเดียวกับพหุนาม (โดยเฉพาะ ปัญหาเรื่องการทำให้นิพจน์ง่ายขึ้นด้วย) โดยทั่วไปแล้ว ความจำเป็นในการลดความซับซ้อนของนิพจน์เชิงเส้นตรงที่มีเวกเตอร์เกิดขึ้นก่อนที่จะคำนวณผลคูณของเวกเตอร์

ตัวอย่างที่ 2เวกเตอร์และทำหน้าที่เป็นเส้นทแยงมุมของสี่เหลี่ยมด้านขนาน ABCD (รูปที่ 4a) แสดงผ่าน และเวกเตอร์ , , และ ซึ่งเป็นด้านของสี่เหลี่ยมด้านขนานนี้

สารละลาย. จุดตัดของเส้นทแยงมุมของสี่เหลี่ยมด้านขนานจะแบ่งครึ่งแต่ละเส้นทแยงมุม เราค้นหาความยาวของเวกเตอร์ที่ต้องการในคำชี้แจงปัญหาไม่ว่าจะเป็นครึ่งหนึ่งของผลรวมของเวกเตอร์ที่ก่อตัวเป็นสามเหลี่ยมด้วยค่าที่ต้องการ หรือเป็นครึ่งหนึ่งของผลต่าง (ขึ้นอยู่กับทิศทางของเวกเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นเส้นทแยงมุม) หรือ เช่นในกรณีหลัง ครึ่งหนึ่งของผลรวมมีเครื่องหมายลบ ผลลัพธ์คือเวกเตอร์ที่ต้องการในคำชี้แจงปัญหา:

มีเหตุผลทุกประการที่เชื่อได้ว่าตอนนี้คุณได้ตอบคำถามเกี่ยวกับเวกเตอร์ “ความเป็นผู้ประกอบการ” และ “ความสามารถด้านนวัตกรรม” อย่างถูกต้องในตอนต้นของบทเรียนนี้แล้ว คำตอบที่ถูกต้อง: ดำเนินการบวกกับเวกเตอร์เหล่านี้

แก้ปัญหาเวกเตอร์ด้วยตัวเองแล้วดูวิธีแก้ปัญหา

จะหาความยาวของผลรวมของเวกเตอร์ได้อย่างไร?

ปัญหานี้ตรงบริเวณสถานที่พิเศษในการดำเนินการกับเวกเตอร์ เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการใช้คุณสมบัติตรีโกณมิติ สมมติว่าคุณเจองานดังต่อไปนี้:

กำหนดความยาวของเวกเตอร์ และความยาวของผลรวมของเวกเตอร์เหล่านี้ จงหาความยาวของผลต่างระหว่างเวกเตอร์เหล่านี้

แนวทางแก้ไขปัญหานี้และปัญหาอื่น ๆ ที่คล้ายกันและคำอธิบายวิธีแก้ปัญหาอยู่ในบทเรียน " การบวกเวกเตอร์: ความยาวของผลรวมของเวกเตอร์และทฤษฎีบทโคไซน์ ".

และสามารถตรวจสอบแนวทางแก้ไขปัญหาดังกล่าวได้ที่ เครื่องคิดเลขออนไลน์ "ด้านที่ไม่รู้จักของสามเหลี่ยม (การบวกเวกเตอร์และทฤษฎีบทโคไซน์)" .

ผลคูณของเวกเตอร์อยู่ที่ไหน?

ผลิตภัณฑ์เวกเตอร์-เวกเตอร์ไม่ใช่การดำเนินการเชิงเส้นและถือว่าแยกกัน และเรามีบทเรียน "ผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์" และ "เวกเตอร์และผลคูณของเวกเตอร์"

การฉายภาพเวกเตอร์บนแกน

การฉายภาพเวกเตอร์บนแกนเท่ากับผลคูณของความยาวของเวกเตอร์ที่ฉายภาพและโคไซน์ของมุมระหว่างเวกเตอร์กับแกน:

ดังที่ทราบกันดีว่าการฉายภาพแบบจุด กบนเส้นตรง (ระนาบ) คือฐานของเส้นตั้งฉากที่หล่นจากจุดนี้เข้าสู่เส้นตรง (ระนาบ)

อนุญาต เป็นเวกเตอร์ที่กำหนดเอง (รูปที่ 5) และ เป็นเส้นโครงของจุดกำเนิดของมัน (จุด ก) และสิ้นสุด (คะแนน บี) ต่อแกน ล- (เพื่อสร้างเส้นโครงของจุด ก) ลากเส้นตรงผ่านจุด กระนาบตั้งฉากกับเส้นตรง จุดตัดของเส้นและระนาบจะกำหนดเส้นโครงที่ต้องการ

ส่วนประกอบเวกเตอร์ บนแกน lเรียกว่าเวกเตอร์ดังกล่าวซึ่งอยู่บนแกนนี้ซึ่งจุดเริ่มต้นเกิดขึ้นพร้อมกับการฉายภาพจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดด้วยการฉายภาพจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์

การฉายภาพเวกเตอร์บนแกน ลหมายเลขที่เรียก

,

เท่ากับความยาวของเวกเตอร์ส่วนประกอบบนแกนนี้ โดยมีเครื่องหมายบวกถ้าทิศทางของส่วนประกอบตรงกับทิศทางของแกน ลและมีเครื่องหมายลบหากทิศทางเหล่านี้อยู่ตรงข้ามกัน

คุณสมบัติพื้นฐานของเส้นโครงเวกเตอร์บนแกน:

1. เส้นโครงของเวกเตอร์ที่เท่ากันบนแกนเดียวกันจะเท่ากัน

2. เมื่อเวกเตอร์ถูกคูณด้วยตัวเลข เส้นโครงของเวกเตอร์จะถูกคูณด้วยจำนวนเดียวกัน

3. เส้นโครงของผลรวมของเวกเตอร์บนแกนใดๆ เท่ากับผลรวมของเส้นโครงของผลรวมของเวกเตอร์บนแกนเดียวกัน

4. การฉายภาพของเวกเตอร์บนแกนเท่ากับผลคูณของความยาวของเวกเตอร์ที่ฉายและโคไซน์ของมุมระหว่างเวกเตอร์กับแกน:

.

สารละลาย. ลองฉายเวกเตอร์ลงบนแกนกัน ลตามที่กำหนดไว้ในภูมิหลังทางทฤษฎีข้างต้น จากรูปที่ 5a เห็นได้ชัดว่าเส้นโครงของผลรวมของเวกเตอร์เท่ากับผลรวมของเส้นโครงของเวกเตอร์ เราคำนวณการคาดการณ์เหล่านี้:

เราพบการฉายภาพสุดท้ายของผลรวมของเวกเตอร์:

ความสัมพันธ์ระหว่างเวกเตอร์กับระบบพิกัดคาร์ทีเซียนสี่เหลี่ยมในอวกาศ

ทำความรู้จัก ระบบพิกัดคาร์ทีเซียนสี่เหลี่ยมในอวกาศเกิดขึ้นในบทเรียนที่เกี่ยวข้องแนะนำให้เปิดในหน้าต่างใหม่

ในระบบสั่งแกนพิกัด 0xyzแกน วัวเรียกว่า แกน x, แกน 0ปี – แกน yและแกน 0z – ใช้แกน.

ด้วยจุดใดก็ได้ มเวกเตอร์เชื่อมต่ออวกาศ

เรียกว่า เวกเตอร์รัศมีคะแนน มและฉายลงบนแกนพิกัดแต่ละแกน ให้เราแสดงขนาดของเส้นโครงที่สอดคล้องกัน:

ตัวเลข x, y, zถูกเรียกว่า พิกัดจุดเอ็มตามลำดับ แอบซิสซา, บวชและ สมัครและเขียนเป็นจุดเรียงลำดับของตัวเลข: M(x;y;z)(รูปที่ 6)

เวกเตอร์ของความยาวหน่วยซึ่งมีทิศทางตรงกับทิศทางของแกนเรียกว่า เวกเตอร์หน่วย(หรือ ออร์ตอม) แกน ให้เราแสดงโดย

ดังนั้นเวกเตอร์หน่วยของแกนพิกัด วัว, เฮ้ย, ออนซ์

ทฤษฎีบท.เวกเตอร์ใดๆ สามารถขยายเป็นเวกเตอร์หน่วยของแกนพิกัดได้:

(2)

ความเท่าเทียมกัน (2) เรียกว่าการขยายตัวของเวกเตอร์ตามแนวแกนพิกัด ค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวนี้คือการฉายเวกเตอร์ลงบนแกนพิกัด ดังนั้น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว (2) ของเวกเตอร์ตามแนวแกนพิกัดจึงเป็นพิกัดของเวกเตอร์

หลังจากเลือกระบบพิกัดที่แน่นอนในอวกาศ เวกเตอร์และแฝดของพิกัดจะกำหนดซึ่งกันและกันโดยไม่ซ้ำกัน ดังนั้นเวกเตอร์จึงสามารถเขียนอยู่ในรูปแบบได้

การแสดงเวกเตอร์ในรูปแบบ (2) และ (3) เหมือนกัน

เงื่อนไขสำหรับการคอลลิเนียร์ริตีของเวกเตอร์ในพิกัด

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว เวกเตอร์จะเรียกว่าคอลลิเนียร์หากมีความสัมพันธ์กันด้วยความสัมพันธ์

ให้เวกเตอร์ถูกกำหนดไว้ - เวกเตอร์เหล่านี้เป็นเส้นตรงถ้าพิกัดของเวกเตอร์มีความสัมพันธ์กันด้วยความสัมพันธ์

,

นั่นคือพิกัดของเวกเตอร์นั้นเป็นสัดส่วน

ตัวอย่างที่ 6มีการระบุเวกเตอร์ - เวกเตอร์เหล่านี้อยู่ในแนวเดียวกันหรือไม่?

สารละลาย. มาดูความสัมพันธ์ระหว่างพิกัดของเวกเตอร์เหล่านี้กันดีกว่า:

.

พิกัดของเวกเตอร์นั้นเป็นสัดส่วน ดังนั้น เวกเตอร์จึงเป็นเส้นตรงหรือที่เหมือนกันคือขนานกัน

ความยาวเวกเตอร์และโคไซน์ทิศทาง

เนื่องจากความตั้งฉากร่วมกันของแกนพิกัดความยาวของเวกเตอร์

เท่ากับความยาวของเส้นทแยงมุมของสี่เหลี่ยมด้านขนานที่สร้างขึ้นบนเวกเตอร์

และแสดงออกด้วยความเท่าเทียมกัน

(4)

เวกเตอร์ถูกกำหนดโดยสมบูรณ์โดยการระบุจุดสองจุด (จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด) ดังนั้นพิกัดของเวกเตอร์จึงสามารถแสดงในรูปของพิกัดของจุดเหล่านี้ได้

ในระบบพิกัดที่กำหนด จุดกำเนิดของเวกเตอร์จะอยู่ที่จุดนั้น

และจุดสิ้นสุดก็อยู่ที่จุดนั้น

จากความเท่าเทียมกัน

มันเป็นไปตามนั้น

หรือในรูปแบบประสานงาน

เพราะฉะนั้น, พิกัดเวกเตอร์เท่ากับความแตกต่างระหว่างพิกัดเดียวกันของจุดสิ้นสุดและจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์ - สูตร (4) ในกรณีนี้จะอยู่ในรูปแบบ

กำหนดทิศทางของเวกเตอร์ โคไซน์ทิศทาง - เหล่านี้คือโคไซน์ของมุมที่เวกเตอร์สร้างด้วยแกน วัว, เฮ้ยและ ออนซ์- ให้เราแสดงมุมเหล่านี้ตามนั้น α , β และ γ - จากนั้นสามารถหาโคไซน์ของมุมเหล่านี้ได้โดยใช้สูตร

โคไซน์ทิศทางของเวกเตอร์ก็เป็นพิกัดของเวกเตอร์ของเวกเตอร์นั้นด้วย และด้วยเหตุนี้จึงเป็นเวกเตอร์ของเวกเตอร์

.

เมื่อพิจารณาว่าความยาวของเวกเตอร์หน่วยเท่ากับหนึ่งหน่วย นั่นก็คือ

,

เราได้รับความเท่าเทียมกันต่อไปนี้สำหรับโคไซน์ทิศทาง:

ตัวอย่างที่ 7จงหาความยาวของเวกเตอร์ x = (3; 0; 4).

สารละลาย. ความยาวของเวกเตอร์คือ

ตัวอย่างที่ 8คะแนนที่ได้รับ:

ค้นหาว่าสามเหลี่ยมที่สร้างขึ้นบนจุดเหล่านี้เป็นหน้าจั่วหรือไม่

สารละลาย. เมื่อใช้สูตรความยาวเวกเตอร์ (6) เราจะค้นหาความยาวของด้านและพิจารณาว่ามีสองอันที่เท่ากันหรือไม่:

พบด้านที่เท่ากันสองด้านแล้ว ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมองหาความยาวของด้านที่สาม และสามเหลี่ยมที่ให้มาคือหน้าจั่ว

ตัวอย่างที่ 9จงหาความยาวของเวกเตอร์และทิศทางของเวกเตอร์ถ้า .

สารละลาย. พิกัดเวกเตอร์จะได้รับ:

.

ความยาวของเวกเตอร์เท่ากับรากที่สองของผลรวมของกำลังสองของพิกัดเวกเตอร์:

.

การหาโคไซน์ทิศทาง:

แก้โจทย์เวกเตอร์ด้วยตัวเองแล้วดูวิธีแก้ปัญหา

การดำเนินการกับเวกเตอร์ที่กำหนดในรูปแบบพิกัด

ให้เวกเตอร์สองตัวและได้รับกำหนดโดยเส้นโครง:

ให้เราระบุการกระทำของเวกเตอร์เหล่านี้