- •1.Понятие вектора. Коллинеарность векторов. Их равенство.
- •2.Операции над векторами. Их свойства.
- •3.Координаты вектора. Разложение векторов по базису.
- •4.Операции над векторами в координатах.
- •5. Уравнения прямой линии на плоскости.
- •6. Расстояние от точки до прямой.
- •7.Угол между прямыми. Условие параллельности и перпендикулярности прямых.
- •8. Уравнения плоскости в пространстве.
- •9. Уравнения прямой в пространстве.
- •10.Взаимное расположение прямой и плоскости.
- •11.Канонические уравнения эллипса, гиперболы, параболы и окружности.
- •12. Определители. Их свойства.
- •13. Матрицы. Операции над матрицами. Их свойства.
- •14. Ранг матрицы. Способы его нахождения.
- •15. Решение линейных систем уравнений методом Крамера, Гаусса, матричным методом.
- •16. Метод Леонтьева многоотраслевой экономики.
- •17. Собственные значения и собственные векторы матрицы.
- •18.Квадратичные формы. Приведение квадратичной формы к каноническому виду.
- •19.Пределы. Теоремы пределов.
- •20. Бесконечно малые и бесконечно большие величины.
3.Координаты вектора. Разложение векторов по базису.
Три вектора ,
,
называются линейно-независимыми,
если они не лежат в одной плоскости.
Базисом в трехмерном пространстве R3 называется упорядоченная тройка любых линейно-независимых векторов.
Если
-
базис в R3, то любой другой вектор,
например
,
единственным образом разлагается по
этому базису
![]()
где числа da, db,
dc находятся единственным образом и
называются координатами вектора
в
базисе ![]()
Базис
называется прямоугольным (ортогональным),
если векторы
попарно
перпендикулярны. Если они к тому же
имеют длину, равную единице, то базис
называется ортонормированным.
В пространстве R3 обычно используют прямоугольную декартову систему координат Оxyz, где любая точка М пространства, имеющая координаты х (абсциссу), y (ординату) и z (аппликату), обозначается М(x, y, z).

Свободный вектор,
например
,
заданный в координатном пространстве
Oxyz, может быть представлен в виде
![]()
Здесь xd, yd, zd -
проекции вектора
на
соответствующие оси координат (координаты
вектора),
-
орты этих осей.
Пишут ![]()
Длина вектора определяется по формуле
![]()
Направление вектора определяется углами α, β, γ, образованными им с осями координат Ox, Oy, Oz. Косинусы этих углов (так называемые направляющие косинусы вектора) вычисляются по формулам:

Координаты вектора будут равны
![]()
Подставив эти выражения в формулу вычисления длины вектора, установим, что направляющие косинусы вектора связаны соотношением
![]()
4.Операции над векторами в координатах.
Пусть два вектора заданы своими разложениями по ортам в декартовой системе координат
![]()
Тогда скалярное произведение

Помня, что от перестановки сомножителей скалярного произведения результат не меняется, получим
![]()
Учитывая эти результаты, найдем
![]()
Скалярное произведение векторов, заданных проекциями в декартовой системе координат, равно сумме произведений одноименных координат.
Подчеркнем еще раз, что эта формула справедлива только в ортонормированном базисе.
Косинус угла между векторами определится выражением

Упорядоченная
тройка векторов
называется
правой, если наблюдателю, находящемуся
на конце вектора , кратчайший поворот
от
к
кажется
происходящим против часовой стрелки
(рис. 7). В противном случае тройка векторов
левая.

Например,

Тройки компланарных векторов не относятся ни к правым, ни к левым.

Векторным
произведением вектора
на
вектор
называется
третий вектор
определяемый
следующим образом:
1) длина его
равна площади параллелограмма,
построенного на векторах
и
,
т.е.
![]()
где φ - угол между
векторами
и
;
2)
вектор
перпендикулярен
векторам
и
;
3)
векторы
после
приведения к общему началу образуют
правую тройку векторов.
Свойства векторного произведения:

Векторное произведение:
Пусть два вектора заданы своими разложениями по ортам в декартовой системе координат
![]()
Найдем векторное произведение

Помня, что от перестановки сомножителей векторного произведения результат меняет знак, получим

Учитывая эти результаты, найдем
![]()
или

Т.о., вектор, получаемый в результате векторного произведения векторов, заданных своими координатами, получается из определителя, первой строкой которого являются координатные орты, вторая и третья строки состоят, соответственно, из координат первого и второго сомножителей.
Смешанным
произведением трех векторов
называется
число
![]()
Модуль смешанного произведения трех векторов численно равен объему параллелепипеда, построенного на этих векторах.
Пусть
правая
тройка векторов (рис. 9). Действительно,
объем параллелепипеда, построенного
на векторах
,
равен площади основания
на
высоту
.
Здесь φ - угол между векторами
и ![]()
Знак смешанного произведения совпадает со знаком cos φ, и поэтому смешанное произведение положительно, когда тройка векторов правая, и отрицательно, если тройка векторов левая.
Если перемножаемые
векторы лежат в одной плоскости (cos φ =
0), то
-
необходимое и достаточное условие
компланарности векторов.
Пусть векторы заданы своими разложениями по ортам в декартовой системе координат
![]()
Из 3.6.2 известно, что
![]()
Скалярно умножим
этот вектор на вектор
и,
учитывая свойства скалярного произведения,
получим
![]()
Это выражение может быть получено при вычислении определителя

по элементам третьей строки, исходя из правила вычисления определителя.
![]()
Поэтому смешанное
произведение трех векторов обозначают
как
,
не подчеркивая при этом, какая пара
векторов умножается векторно.
