- •Высшая математика
- •Введение
- •1. Элементы векторной алгебры
- •1.1. Векторы, основные понятия
- •1.2. Координаты вектора и его длина
- •1. ; 2..
- •1.3. Линейные операции над векторами и их свойства
- •1.4. Операции над векторами в координатах
- •1.5. Деление отрезка в заданном отношении
- •1.6. Линейная зависимость векторов**
- •1.7. Скалярное произведение векторов, его свойства и применение
- •1.8. Векторное произведение двух векторов, его свойства и применение*
- •1.9. Смешанное произведение тройки векторов, его свойства и применение*
- •2. Задания, рекомендуемые для аудиторных и домашних занятий Практическое занятие 1
- •Домашнее задание к занятию 1
- •Домашнее задание к занятию 3*
- •3. Варианты индивидуальных заданий для самостоятельной работы студентов
- •4. ТестовЫе заданИя
- •5. Пример модульного задания
1.9. Смешанное произведение тройки векторов, его свойства и применение*
Смешанным
произведением векторов
,
и
называется число, равное скалярному
произведению вектора
на вектор, равный векторному произведению
векторов
и
.Обозначается
как
.
Смешанное произведение векторов обладает следующими свойствами:
1. Смешанное произведение равно нулю, если:
а) хотя бы один из векторов нулевой;
б) в произведении есть коллинеарные векторы;
в) векторы компланарны.
2.
.
3.
.
4.
.
В
координатной форме смешанное произведение
векторов
,
и
равно:
.
Применение смешанного произведения векторов.
1.Проверка
тройки векторов на компланарность.
Векторы
,
и
компланарны
тогда и только тогда, когда их смешанное
произведение равно нулю при условии,
что
,
,
:
векторы
,
и
компланарны.
Пример 1. Доказать, что точки А(5; 7; 2), B(3; 1; –1), C(9; 4; –4), D(1; 5; 0) лежат в одной плоскости.
Решение.Если
заданные точки лежат в одной плоскости,
то соответствующая тройка векторов,
выходящих из общего начала, будет
компланарна. Проверим, компланарны ли
векторы с общим началом в точке А. Найдем
координаты этих векторов:
,
,
.Вычислим их
смешанное произведение:
.
Таким образом, полученные выше векторы компланарны, следовательно, точки A, B, C и D лежат в одной плоскости.
2.Определение
взаимной ориентации тройки векторов в
пространстве.
Тройка векторов
,
и
в пространстве правоориентирована,
если
,и
левоориентирована при
.
3
.Нахождение
объемов.
Смешанное произведение
по модулю равно объему параллелепипеда,
построенного на векторах
,
и
,
как на сторонах (рис. 13), т.е.
.
Объем
треугольной пирамиды, построенной на
векторах
,
и
,
как на сторонах (рис. 14), равен одной
шестой смешанного произведенияэтих
векторов, взятого по абсолютной величине,
т.е.

.
Пример 2. Найти длину высоты треугольной пирамиды с вершинамиA(0; 0; 1), B(2; 3; 5), C(6; 2; 3), D(3; 7; 2), опущенную на грань BCD.
Решение.Даны
координаты
векторов:
,
![]()
.Тогда объем пирамиды
можно вычислить по формуле

Из
школьного курса математики известно,
что
.Откудаследует,
что
Поэтому
для нахождения длины высоты пирамиды
найдем сначала площадь основания BCD.

![]()
Определим модуль векторного произведения векторов:
.
Тогда
площадь треугольника BCDравнаSосн
=
(ед.2),
а длина искомой высоты –
(ед.).
Литература: [3, гл. 2, п. 12.13]; [4, гл. 2, §8].
2. Задания, рекомендуемые для аудиторных и домашних занятий Практическое занятие 1
1.
Построить радиус-вектор точек: 1)
;
2)
.
2.
По данным векторам
и
построить следующие векторы:
1)
2)
.
3.
Векторы
и
являются медианами треугольника АВС.
Выразить через
и
векторы, определяющие стороны данного
треугольника:![]()
.
4.
Даны точки
и
.
Найти координаты векторов
и
и их длину.
5.
Определить точку
,
с которой совпадает конец вектора
,
если его начало совпадает с точкой
.
6.
Может ли вектор составлять с координатными
осями следующие углы: 1)
;
2)
.
7.
Проверить, коллинеарны ли векторы
и
.
Если да, то установить, какой из них
длиннее и во сколько раз. Как они
направлены – в одну сторону или в
противоположные?
8.
Проверить, что четыре точки
,
,
,
служат вершинами трапеции.
9.
Найти орты векторов: 1)
;
2)
.
10.
Даны векторы
и
.
Найти координаты следующих векторов:
1)
2)
3)
.
