Для двух векторов а и b определены операции скалярного и векторного произведения, а для трех векторов a, b и с – операция смешанного произведения, которые обладают рядом свойств.
Скалярным произведением двух векторов a и b называется число (a, b ), равное произведению длин этих векторов, умноженному на косинус угла a между ними
(a,b)= |a||b|cos (a,b) = |a||b| cos a = |a|прb а. (10)
Если векторы a и b определены своими декартовыми координатами
а = ( x a, y a, z a ) ; b = ( x b, y b, z b), то их скалярное произведение будет равно
(a,b) = x a x b + y a y b + z a z b . (11)
Алгебраические свойства скалярного произведения
1. (a, b) = (b,a) .
2. ( la, b) = l(a, b).
3. (a+ b,с) = (a, с) +(b,с).
4. (a,а) ³ 0 для любого а.
Геометрические свойства скалярного произведения
1. Необходимым и достаточным условием ортогональности двух векторов
a и b является равенство нулю их скалярного произведения: (a, b) = 0.
2. Угол a векторами a и b определяется соотношением
cosa = . (12)
3. Два вектора a и b составляют острый (тупой) угол тогда и только тогда, когда их скалярное произведение положительно (отрицательно).
Векторным произведением вектора a на вектор b называется вектор с, обозначаемый с = [a ,b], длина которого равна произведению длин векторов a и b, умноженному на синус угла a между ними, т.е.
|с | = |[a ,b] | = с = |a|×|b| sin a = |a|×|b| sin (a ,b), (13)
при этом ветор с ортогонален каждому из векторов a и b и направлен так, что тройка векторов a, b и с является правой.
Если векторы a и b определены своими декартовыми координатами, то их векторное произведение можно записать через определитель
[a ,b] = . (14)
Рис. 6
Раскрывая определитель по элементам первой строки, получаем разложение вектора [a ,b] по базису {i, j, k}
[a ,b] = (y a z b – y b z а) i – (x а z b – x b z а) j + (x а y b– x b y а) k . (14-1)
Алгебраические свойства векторного произведения
1. [a ,b] = - [b, a ] .
2. [la ,b] = l×[a ,b] "lÎR .
3. [a +b, с] = [a ,с] + [b, с] .
4. [a ,а] = 0.
Геометрические свойства векторного произведения
1. Необходимым и достаточным условием коллинеарности двух векторов является равенство нулю их векторного произведения: [a ,b] = 0.
2. Длина (или модуль) векторного произведения равняется площади параллелограмма, построенного на приведенных к общему началу векторах a и b (рис. 6).
Смешанным произведением трех векторов a, b и с называется число (a, b, с),
которое получается, если вектор а умножить на вектор b, а затем получившийся при этом вектор [a ,b] скалярно умножить на вектор с:
(a, b, с) = ([a ,b], с) .
Если три вектора a, b и с определены своими декартовыми прямоугольными координатами
а = ( x a , y а , z а ) , b = ( x в , y в , z в ) , c = ( x с , y с , z с ),
то смешанное произведение (a, b, с) равняется определителю, строки которого есть координаты перемножаемых векторов:
(a, b, с) = .
Дата: 2018-11-18, просмотров: 427.