20736

Трехмерное евклидово пространство. Скалярное, векторное и смешанное произведение векторов. Приложение к решению задач

Доклад

Математика и математический анализ

Скалярное векторное и смешанное произведение векторов. Основные отношения сумма векторов скалярное произведение умножение вектора на число. Аксиомы: аксиомы линейных векторов аксиома размерности аксиомы скалярного произведения. Линейное векторное пространство называется евклидовым если каждым двум векторам a и b этого пространства поставлено в соответствие число α называемое скалярным произведением этих векторов.

Русский

2013-07-31

55.5 KB

99 чел.

Геометрия

10. Трехмерное евклидово пространство. Скалярное, векторное и смешанное произведение векторов. Приложение к решению задач.

В отличие от аффинного пространства в трехмерном евклидовом пространстве присутствуют такие фундаментальные понятия как: длина отрезка, длина вектора, угол между векторами, перпендикулярность и т. д.

Основными объектами являются векторы.

Основные отношения - сумма векторов, скалярное произведение, умножение вектора на число.

Аксиомы: аксиомы линейных векторов, аксиома размерности, аксиомы скалярного произведения.

Линейное векторное пространство называется евклидовым, если каждым двум векторам a и b этого пространства поставлено в соответствие число α, называемое скалярным произведением этих векторов.

Скалярное произведение двух векторов: число равное произведению их модулей на косинус угла между ними.

Обозначение скалярного произведения: =ab. Оно удовлетворяет следующим аксиомам:

V1 Для любых векторов a и b имеет место равенство: ab=ba

V2 Для любых векторов a,b и c имеет место равенство: a(b+c)=ab+ac

V3 Для любых векторов a,b и любого числа α имеет место равенство: (a)b= (ab)

V4 Если а≠0, то aa>0

Обозначение векторного евклидового пространства: En

Число -действительное. Это число называется  модулем вектора a и обозначается:

Если, а≠0 то aa>0, поэтому ≠0. Вектор a называется единичным, если =1.

Следствия из аксиом:

  1.  Если, а=0, то =0, если,  а≠0, то ≠0
  2.  Если ba, то

Векторным произведением вектора а на вектор b называется вектор p, определяемый следующими условиями:

а) модуль вектора p равен площади параллелограмма, построенного на векторах a и b.

б) вектор p перпендикулярен как к вектору a, так и к вектору b.

в) если векторы a и b не коллинеарны, то вектор p направлен так, что тройка упорядоченных векторов abp имеет правую ориентацию. Обозначение: .

Теорема.

Для того чтобы векторы были коллинеарны, необходимо и достаточно чтобы их векторное произведение равнялось нулю.

Если а≠0 и b≠0, то Векторное произведение векторов, в отличии от скалярного является вектором. Условие а) определяет модуль векторного произведения, а условия б) и в)- направление этого вектора. Вообще говоря, ≠

Свойства векторного произведения:

Для произвольных векторов a, b и c  и произвольного числа α имеют место св-ва:

1) = -

2)

3)

Если =0,где a и b –не равны нулю, то такие вектора - коллинеарны.

Тройным или смешанным произведением векторов x,y,z ориентированного пространства называется значение функции объема для векторов x,y,z, т. е. число f(x,y,z)

Обозначение: xyz

Свойства: a,b,c,d- произвольные вектора, - произвольное число

а)abc=bca=cab

б)abc= - bac,abc= -cba,abc= -acb;

в) (a)bc=(abc),a(b)c=(abc),ab(c)= (abc);

г)(a+b)cd=acd+bcd,a(b+c)d=abd+acd, ab(c+d)=abc+abd

Следствия из свойств:

1) (a)(b)(c)=( )abc

2)Для любых векторов a1,a2,...ak:

(a1+a2+...+ak)bc= a1bc+ a2bc+...+ akbc

3)Если a,b,c – произвольные векторы, а  p,b,c- компланарны, то (a+p)bc=abc.

Чтобы векторы a{1,2,3}, b{1,2,3},c{1,2,3}-были компланарны, необходимо и достаточно чтобы:=0

Теорема

Смешанное произведение abc есть объем ориентированного параллелепипеда, построенного на векторах a,b,c, если a,b,c не компланарны, и объем параллелепипеда, построенного на этих же векторах, если они компланарны.

Приложение: на основе этой теории решаются множество задач на рассмотрение свойств пространственных многоугольников,(тетраэдр, параллелепипед..) В частности с помощью смешанного произведения доказывается теорема синусов. Нахождение углов между плоскостями, вычисление объемов и т. д.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77297. ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ФАКТОРА ПРИСУТСТВИЯ В СРЕДАХ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ 719 KB
  Присутствие является одним из основных факторов при изучении и проектировании сред виртуальной реальности. Дело в том что полноценное присутствие переживаемое как ощущение своего пребывания там в созданной компьютером реальности кажется очень похожим на измененное состояние сознания ИСС. Данная система на базе среды виртуальной реальности была создана в Джорджийском Технологическом Институте Атланта США с целью изучения социального поведения горилл с помощью моделирования их поведения участниками экспериментов...
77298. ПСИХОЛОГИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ РАЗРАБОТКИ МАССОВЫХ И ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ 39 KB
  Теория деятельности связана прежде всего с именами Леонтьева и Рубинштейна. При анализе деятельности предшествующем проектированию интерфейса необходимы выявление целей деятельности способов достижения той или иной цели установление уровня понимания этой цели работником определение его мотивов. Согласно теории деятельности устанавливается иерархия: деятельность осознанные действия операции. Деятельностный подход к проектированию человеко-компьютерного взаимодействия предполагает анализ поставленной задачи и описание деятельности...
77299. К поиску психологических оснований изучения человеко-компьютерного взаимодействия 25 KB
  Рассмотрим в качестве примера проблемы возникающие в связи с использованием средств виртуальной реальности для создания специализированных систем научной визуализации. Зачастую понятие виртуальной реальности в СМИ и даже частично в научной литературе используется в смысле любого порождения современных компьютерных программ игр интернета и пр. Наиболее изученным является применение виртуальной реальности в обучающих целях когда среда виртуальной реальности используется в качестве тренажера на котором отрабатываются необходимые в...
77300. Некоторые методы многомерной визуализации 835.5 KB
  Однако если результат есть многомерное множество то в настоящее время нет ответа на вопрос как в общем случае получать визуальное представление множества для понимания его структуры. Как правило в каждой конкретной задаче исследователя интересует вполне конкретная информация о структуре численно полученного им множества M. С другой стороны исследователь часто знает априорные данные о строении множества. Поэтому есть надежда что можно разработать конкретный метод представления многомерного множества с помощью которого исследователь был бы...
77301. О Создании Методов Многомерной Визуализации 622 KB
  Перевалов Институт Математики и Механики УрО РАН Екатеринбург АННОТАЦИЯ Работа посвящена теории и практике многомерной визуализации. Разработана классификация методов визуальных представлений изложены принципы создания сложных систем многомерной визуализации. Большое внимание уделено проблемам и рекомендациям по взаимодействию разработчика системы визуализации и конечным пользователем системы.
77303. RESEARCH OF VIRTUAL REALITY USERS 17.5 KB
  The min fctor distinguishing virtul relity from trditionl threedimensionl computer grphics is the stte of presence. First of ll there re questions bout the impct of presence on mentl ctivity. Will presence distrct the user from the ctul tsk We lso need to know if the presence could be chieved t ll when working with bstrct dt. Will the user be ble to interct with the environment.
77304. ACTIVITY THEORY IN PRACTICE OF DESIGN AND DEVELOPMENT OF HUMAN-COMPUTER INTERFACES 431 KB
  The paper is devoted to the design and development of “mass” and “professional” interfaces. The approach based on Activity Theory is considered. The example of the system with the interface based on Activity Theory approach is described.
77305. Анализ подходов к отладке параллельных вычислений 19 KB
  Фактически единственным способом является поочередное подсвечивание строчек создающее иллюзию выполнения программы перед глазами пользователя. Выполнение программы отождествляется с ее исходным текстом вообще говоря статическим. Попытки же напрямую исследовать динамику выявляют огромную сложность рассмотрения реальной программы и в основном ограничиваются небольшими фрагментами кода. Кроме того выполнение программы как последовательность операторов довольно плохо поддается визуализации.