- •Элементы линейной алгебры (Лекции из учебника УлитинаГм и Гончарова ан “Курс лекций по высшей математике”) Лекция № 1. Тема 1 : Определители
- •1.1 Определители второго и третьего порядков
- •1.2 Основные свойства определителей
- •1.3 Вычисление определителей
- •Лекция № 2. Тема 2 : Системы линейных алгебраических уравнений
- •2.1. Правило Крамера
- •Лекция № 3. Тема 3 : Матрицы
- •3.1. Основные виды матриц
- •3.3. Обратная матрица
- •3.4. Решение систем линейных уравнений с помощью обратной матрицы
- •Лекция № 4. Тема 4 : Общий случай решения систем линейных алгебраических уравнений
- •4.1. Ранг матрицы
- •4.2. Исследование и решение систем линейных алгебраических уравнений
- •4.3. Однородные системы линейных алгебраических уравнений
- •Векторная алгебра Лекция № 5. Тема 1 : Векторы
- •Определение вектора
- •Декартова система координат
- •Лекция № 6.
- •1.4. Способы задания векторов
- •1.5. Деление отрезка в заданном отношении
- •Тема 2: Скалярное произведение
- •2.1. Скалярное произведение двух векторов и его основные свойства
- •2.2. Скалярное произведение векторов, заданных координатами
- •2.3. Длина вектора. Угол между двумя векторами.
- •Лекция № 7. Тема 3 : Векторное произведение
- •3.1. Векторное произведение двух векторов и его основные свойства
- •3.2 Векторное произведение векторов, заданных своими координатами
- •3.3.* Механический смысл векторного произведения
- •Тема 4 : Смешанное произведение векторов
- •4.1. Смешанное произведение векторов и его основные свойства
- •4.2. Смешанное произведение векторов, заданных своими координатами
- •Аналитическая геометрия Лекция № 8. Тема 1 : Линии на плоскости и их уравнения
- •1.1. Линии и их уравнения в декартовой системе координат
- •1.2. Параметрические уравнения линий
- •1.3. Уравнение линии в полярной системе координат
- •1.4. Преобразование системы координат.
- •Поворот системы координат.
- •Лекция № 9. Тема 2 : Прямая линия на плоскости
- •2.1. Уравнения прямой линии
- •2.2. Угол между двумя прямыми
- •2.3. Взаимное расположение двух прямых
- •2.4. Уравнение прямой, проходящей через две точки
- •2.5. Уравнение прямой, проходящей через точку, с заданным угловым коэффициентом
- •2.6 Расстояние от точки до прямой
- •Лекция № 10. Тема 3 : Линии второго порядка
- •3.1. Эллипс
- •3.2. Гипербола
- •3.3. Парабола
- •3.4. Классификация линий второго порядка
- •Лекция № 11. Тема 4 : Плоскость
- •4.1. Уравнение плоскости
- •4.2. Уравнение плоскости, проходящей через заданную точку, перпендикулярно заданному вектору
- •4.3. Уравнение плоскости, проходящей через три заданные точки
- •4.4. Угол между двумя плоскостями
- •4.5. Расстояние от точки до плоскости
- •Тема 5 : Прямая в пространстве
- •5.1. Уравнения прямой в пространственной системе координат
- •Лекция № 12.
- •5.2. Уравнение прямой, проходящей через две точки
- •5.3. Угол между двумя прямыми
- •5.4. Расстояние от точки до прямой
- •5.5. Угол между прямой и плоскостью
- •5.6. Пересечение прямой с плоскостью
- •Лекция № 13. Тема 6 : Поверхности
- •6.1. Уравнение поверхности
- •6.2. Поверхности второго порядка
- •Программа, методические указания и контрольные задания по курсу “линейная алгебра, векторная алгебра и аналитическая геометрия”
- •Тема 1. Элементы линейной алгебры и аналитической геометрии.
- •Методические указания к подготовке к практическим занятиям
- •1. Матрицы и определители
- •1.1 Матрицы, виды матриц
- •1.2.Линейные операции над матрицами
- •Сложение матриц
- •Умножение матриц на число. Свойство линейных операций
- •1.3 Умножение матриц
- •1.4 Определители матриц второго, третьего и n- го порядков
- •1.5 Свойства определителей
- •1.6 Системы линейных алгебраических уравнений
- •1.7 Правило крамера решения систем линейных алгебраических уравнений
- •1.5. Ранг матрицы
- •1.6. Элементарные преобразования и определение ранга матрицы
- •1.7. Общий случай линейной алгебраической системы уравнений. Условие совместности
- •1.8. Решение системы линейных уравнений методом Гаусса
- •1.9. Обратная матрица
- •1.10. Матричный способ решения линейных алгебраических систем
- •2. Векторы. Линейные операции над векторами
- •2.1. Линейные операции над векторами
- •2.2 Базис. Координаты векторов в прямоугольной системе координат
- •2.3. Деление отрезка в данном отношении
- •2.4. Скалярное произведение векторов
- •2.5. Векторное произведение
- •Вычисление векторного произведения в координатной форме
- •2.6. Смешанное произведение трех векторов
- •3. Аналитическая геометрия в пространстве
- •3.1 Уравнение поверхности в прямоугольной системе координат
- •3.2 Уравнение плоскости в прямоугольной системе координат
- •3.3 Уравнение плоскости, проходящей через три заданные точки
- •Уравнение плоскости в отрезках
- •Расстояние от точки до плоскости
- •Уравнение прямой в пространственной системе координат
- •Угол между плоскостями. Условие параллельности и перпендикулярности плоскостей
- •4. Аналитическая геометрия на плоскости
- •4.1 Уравнение прямой на плоскости
Лекция № 6.
1.4. Способы задания векторов
Вектор может быть задан следующими способами:
1. Координатами
вектора
2
.
Координатами начальной
z
и
конечной
точек.
3. Модулем вектора
и углами
,
M
которые
он образует с координатными осями.
При
этом значения
называются направляющими косинусами. O y
Между этими
способами задания
az
векторов существует определённая связь. ax
Например, переход от (2) к (1) x ay
осуществляется следующим образом:
так
как
,
то z
A
.
Переход от (3) к (1) и наоборот
осуществляется
по формулам:
B
x O y
1.5. Деление отрезка в заданном отношении
Рассмотрим отрезок
АВ,
где точки
и
заданы.
Требуется
найти точку
такую, что отношение
z
А
Построим векторы:
М
Из условия коллинеарности векторов
и
имеем
В
Полученное равенство представим в
координатной форме х О у
или окончательно
(1)
Замечание 1.
Из формул (1) следует частный случай
деления отрезка пополам
П
ример
1. Треугольник
задан координатами своих вершин
Найти его центр тяжести.
z
В
Известно, что центр тяжести треугольника
лежит на пересечении его медиан и, если
точка К середина стороны ВС, то по А М К
свойству
медиан
у
Определим вначале координаты х С
точки
К:
далее по формулам (1) получим координаты точки М:
Тема 2: Скалярное произведение
2.1. Скалярное произведение двух векторов и его основные свойства
Определение. Скалярным произведением двух векторов и называется число, равное произведению модулей этих векторов на косинус угла между ними и обозначается
(2)
Замечание 2. Формулу (2) можно представить в другой форме
(3)
откуда получим
Рассмотрим
механический смысл скалярного
произведения. Если
постоянная сила, а
вектор перемещения, то
работа силы
на перемещении
Из определения скалярного произведения следуют его свойства:
1.
скалярное произведение коммутативно.
2.
,
если векторы
и
перпендикулярны (ортогональны), или
хотя бы один из них является нулевым
вектором.
3.
Если воспользоваться замечанием 1 из лекции 5 и формулами (3), то легко доказать следующее свойство:
4.
Таким образом, операции со скалярным произведением аналогичны операциям с многочленами.
