- •Предисловие
- •Cвойства определителей
- •9). Определитель равен сумме произведений элементов какой-либо строки или столбца на соответствующие алгебраические дополнения элементов этих строк или столбцов.
- •Собственные числа и собственные векторы матрицы
- •Лекция. 3 Матричная запись и матричное решение систем уравнений 1-го порядка. Ранг матрицы.
- •Другой метод нахождения ранга матрицы
- •Лекция 4. Общая теория решения систем линейных уравнений.
- •Формулы крамера
- •Линейные однородные системы
- •Понятие базиса. Аффинные координаты
- •Декартова система координат ( д.С.К.)
- •Условия коллинеарности двух векторов
- •Деление отрезка в данном отношении
- •Определение. Скалярным произведением векторов и называется число, равное произведению модулей этих векторов на косинус угла между ними.
- •Лекция 8. Выражение векторного произведения через координаты перемножаемых векторов . Смешанное произведение.
- •Уравнение поверхности и линии в пространстве
- •Различные виды уравнения прямой на плоскости
- •Уравнение прямой в отрезках.
- •0 X ; ,m) ; пусть
- •Уравнение пучка прямых
- •Уравнение плоскости в отрезках
- •Уравнение плоскости в нормальном виде
- •Расстояние от точки до плоскости
- •Центриситет эллипса. ,
- •Лекция14. Поверхности второго порядка
- •Построение поверхностей по их уравнениям методом сечений
- •Поворот осей координат
- •Упрощение общего уравнения кривой второго порядка
- •Квадратичные формы
- •Понятие функции
- •Способы задания функции
- •Предел функции при X
- •Предел функции при X
- •Лекция17. Основные теоремы о бесконечно малых функциях и о пределах при X , X x0 , X
- •Определение.
- •Свойства непрерывных функций на отрезке
- •Лекция 20. Комплексные числа , действия над комплексными числами.
- •Алгебраическая форма комплексного числa
- •Тригонометрическая форма комплексного числа
- •Дифференцируемость функции
- •Лекция 24. Дифференциал функции.
- •Дифференциалы высших порядков
- •Математический анализ
Лекция 8. Выражение векторного произведения через координаты перемножаемых векторов . Смешанное произведение.
Пусть вектор
и вектор
найдём векторное произведение этих
векторов
[
,
] =
29
= {
=
=
=0 , } =
=
=
{ раскроем этот определитель по элементам
первой строки, получим
} = [
ВЫВОД.
Векторное произведение равно
определителю третьего порядка, элементами
которого являются базисные векторы
( первая строка) , координаты перемножаемых
векторов
( вторая строка ) ;
( третья строка ).
Замечание. Векторное произведение базисных векторов находят по правилу правых и левых троек
=
=
=-
=
0
= -
= -
Пример 1. Сила = {1, 0, 4 } приложена к точке С ( 1, 2, 3). Найти момент этой силы относительно точки D ( 1, 4, 5).
Решение.
,координаты вектора
= { 0, -2, -2}.
=
-8
+ 2
.
Ответ:
{-8,2,2}.
Пример 2.
Вычислить площадь параллелограмма ,
построенного на векторах
,
где
; угол между векторами
и
равен 600.
Р
ешение.
S =
=
= 5
0
= 5
3
2
=15
кв.ед. Ответ: S
= 15
Пример 3. Вычислить площадь треугольника , вершины которого находятся в точках А ( 2,3,1) ; В ( 5, 6, 3) ; С ( 7, 1, 10).
Р
ешение.
S =
S =
. Найдём координаты векторов
,
для
этого из координат конца вычтем координаты начала , получим {3,3,2} ; 30
{5,-2,9}.
S =
=
= =
=
ед . Ответ: S
=
ед.
Cмешанное произведение векторов
Определение.
Смешанным произведением 3-х векторов
,
называется скалярное произведение
вектора [
на вектор
,
([
.
Обозначается
: (
или (
Cвойства смешанного произведения
1). ([
= (
;
2). (
= - (
= (
= - (
= +(
;
3). (α
,
.
Доказательство этих свойств следует из свойств определителей , что мы и увидим в дальнейшем.
Геометрический смысл смешанного произведения (
= [
S
. По определению ([
=
h
=
= S
=
={h =
} = S
= V.
Угол
может быть <
и >
, то есть
<
0 или
>0
, поэтому
Вывод: Смешанное произведение векторов с точностью до знака равно объёму параллелепипеда , построенного на векторах сомножителях.
Координатная форма смешанного произведения
Пусть вектор = { X1 , Y1 Z1 } ; вектор = { X2 ,Y2 ,Z2 } ; вектор = {X3 ,Y3 , Z3 }.
[
] =
=
-
+
. Известно , что скалярное произведение
- это произведение одноимённых координат
, поэтому
31
(
X3 -
Y3 +
Z3 , c
другой стороны - это разложение
определителя третьего порядка по
элементам третьей строки.
= (
(
Используя формулу ( , можно доказать все свойства (1,2,3) смешанного произведения.
Пример. Вычислить объём пирамиды с вершинами в точках : О ( 0,0,0) ; А(5,2,0) ; В ( 2, 5, 0) ; С ( 1,2,4) .
Решение.
Объём пирамиды равен
объёма параллелепипеда , то есть = Vпир.
=
Vпар.
=
,
=
=
(100 -16 ) = 84 куб.ед.
Ответ: Vпир. = 84 куб. ед.
Условие компланарности векторов
Теорема. Необходимым и достаточным условием компланарности 3-х векторов является равенство нулю их смешанного произведения.
Доказательство
необходимости. Пусть
компланарны , значит построить
параллелепипед на них нельзя , то есть
объём равен нулю V=0 , а это
значит и
=0
ч.т.д.
Доказательство достаточности. Пусть ( = 0 это значит , что V=0 и векторы лежат в одной плоскости , то есть компланарны ч.т.д.
Вывод:
Условием компланарности векторов
является равенство нулю их смешанного
произведения
= 0
Пример. Проверить лежат ли четыре точки в одной плоскости. А ( 2,-1,1); В(5,5,4); С(3,2,-1) ; Д(4,1,3).
Решение.
Надо проверить лежат ли 3 вектора
в одной плоскости, для этого найдём
координаты этих векторов
{3,6,3} ;
{
1,3,-2} ;
(
=18 -24 +6 -18-12+ 12= 18
.
Вывод. Эти точки
не лежат в одной плоскости.
Определение. Двойным векторным
произведением векторов
называется векторное произведение
[
или
[
.
32
Задачи
Задача 1.
Какому условию должны удовлетворять
векторы
,
чтобы вектор
делил пополам угол между векторами
Задача 2. Точка 0 является центром тяжести треугольника АВС. Доказать , что
.
Задача 3.
Найти сумму и разность векторов
и
, если
;
Задача 4.
Дан вектор
;
Угол
между векторами
равен 600 . Найти
=?
Задача 5.
Даны 3 вектора
,
Определить разложение вектора
по базису
.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ
Лекция 9. Основные понятия. Различные виды уравнения прямой на плоскости.
Аналитическая геометрия имеет своей задачей изучение свойств геометрических объектов при помощи аналитического метода. В основе этого метода лежит метод координат , впервые применённый Декартом ( великий французский математик и философ 1596-1650). Начальные (основные) понятия аналитической геометрии – точка, прямая линия, плоскость, поверхность.
Понятие об уравнении линии.
Определение. Линия L – это геометрическое множество точек, координаты которых удовлетворяют уравнению
Ф(x,y) = 0 или (1)
F(x,y) = 0.
Для более удобного построения линий L , часто вводят вспомогательную переменную или параметр t .
(2)
Исключив из (2) параметр t , перейдём к (1).
Пример. Получить уравнение окружности с центром в начале координат и радиусом r.
Решение. Сделаем рисунок.
33
y
t
r Из рисунка видно
oo t
x
0
t
Эти уравнения (3) и есть
параметрические уравнения окружности.
Обе части уравнений (3) возведём в квадрат
и сложим
.
уравнение
окружности с центром в точке О(0,0) и
радиусом r.
Можно вывести уравнение циклоиды – это линия , которую описывает точка М на окружности , если окружность без скольжения движется по прямой.
y
0 x
Определение.
Линия называется алгебраической , если
в некоторой декартовой системе координат
она определяется уравнением Ф(x,y)=0,
где Ф(x,y) –
алгебраический полином – многочлен .
Определение. Алгебраическая линия называется порядка n , если Ф(x,y) многочлен n-ой степени.
Ф(x,y )= Аx+By+C=0 1-ой степени
Ф(x,y)=
A
2-ой степени
Ф(x,y)=
A
3-й степени.
Определение. Всякая неалгебраическая линия называется трансцендентной.
