Iloczyn skalarny
def. dla prostokątnej podstawy, gdy wektory tworzące mają wspólną miarę i długość.
Iloczyn skalarny dwóch wektorów można wyrazić w zapisie:
- macierzowym
- przy użyciu funkcji trygonometrycznej,
- kąt zawarty między
i
Własności iloczynu skalarnego:
Iloczyn wektorowy
Iloczynem wektorowym dwóch wektorów
i
w układzie prawoskrętnym nazywamy taki wektor
, który ma następujące właściwości:
wektor
jest prostopadły do wektorów
i
. Jego zwrot jest taki, że trójka wektorów
,
,
tworzy układ prawoskrętny
długość wektora
wynosi
,
- to kąt zawarty między
i
W zapisie macierzowym wektor
wyraża się wzorem:
Własności iloczynu wektorowego:
Iloczyn Wektorowy
DEF. Iloczynem wektorowym
wektora
przy założeniu , że wektory a i b nie są kolinearne nazywamy wektor
Spełniający warunki
1.Długość wektora
jest równa polu równoległoboku rozpiętego na wektorach
i
, czyli
2.Wektor c jest prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez wektory
i
,tj.
oraz
3.Zwrot wektora
jest taki ,aby uporządkowana trójka wektorów
miała orientacje zgodną z przyjętą orięntacją przestrzeni.
Jeżeli wektory
i
są kolinearne , to przyjmujemy
Własności iloczynu wektorowego
*
*
*
Twierdzenie Własności iloczynu wektorowego:
1) a × b= - b × a
2) (ka )× b= k (a × b)
3) a ×( b + c )= a × b + a × c
4) a × a= 0
Iloczyn skalarny ma następujące własności
- przemienność (1.41)
- łączność (1.42)
- rozdzielność względem dodawania (1.43)
(1.41)
(1.42)
(1.43)
Korzystając z powyższych własności i zależności, można obliczyć iloczyn skalarny, gdy znane są składowe obu wektorów wzdłuż osi prostokątnego układu współrzędnych
(1.44)
Iloczyn wektorowy ma następujące własności:
- łączność (1.47)
- rozdzielność (1.48)
(1.47)
Iloczyn skalarny wektorów
Dwa niezerowe wektory
i
zaczepione we wspólnym początku wyznaczają na płaszczyźnie dwa kąty uzupełniające się do kąta pełnego. Ten z nich, który jest wypukły, nazywamy kątem między wektorami
i
. W dalszym ciągu długość wektora
oznaczać przez a. Będziemy rozważać cosinus kąta między wektorami. Cosinus kąta między wektorami
i
oznaczamy symbolem cos
(
,
). Przyjmiemy następujące określenie.
Definicja:
Iloczynem skalarnym wektorów niezerowych
i
nazywamy liczbę
a· b · cos
(
,
) (a i b są odpowiednio długościami danych wektorów). Iloczynem skalarnym wektora zerowego i dowolnego wektora jest 0. Iloczyn skalarny wektorów
i
oznaczamy symbolem
.
Własności:
1.
=
(mnożenie skalarne jest przemienne)
2. (k·
)
= k· (
) ( mnożenie skalarne jest łączne z mnożeniem wektora przez liczbę)
3. (
+
)
=
+
(mnożenie skalarne jest rozdzielne względem dodawania wektorów)
Bezpośrednią konsekwencją własności 3 i 1 są następujące własności:
4. (
+
)2=
2 + 2
+
2
5. (
-
)2=
2 - 2
+
2
6. (
+
)
(
-
) =
2 -
2
Jeżeli
=[a 1, a2],
=[b1, b2],
to
= a1b1 + a2b2
Dwa wektory
= [u1, u2] i
= [v1, v2] są prostopadłe wtedy i tylko wtedy, gdy:
u1v1 + u2v2 = 0
Iloczyn wektorowy
Poznaliśmy wcześniej iloczyn skalarny dwóch wektorów. Była to operacja wykonana na dwóch wektorach, której rezultatem był skalar, to znaczy pojęcie nie związane z kierunkiem i określone przez jedną liczbę. Poznamy teraz operację na dwóch wektorach, której rezultatem będzie pewien nowy wektor.
Definicja:
Iloczynem wektorowym wektora niezerowego
przez wektor niezerowy
nazywamy trzeci wektor
oznaczony przez
=
×
;
określony następująco:
wektor
jest prostopadły do obu wektorów
i
i jego zwrot obieramy tak, aby dla obserwatora, patrzącego w jego kierunku, obrót od wektora
do wektora
o kąt
mniejszy od
odbywał się w umówionym kierunku przyjęto zgodnie z obrotem wskazówek zegara.
zachodzi równość
=
·
· sin
, gdzie
=
(
,
)
Własności:
1. Dla każdej liczby rzeczywistej m zachodzi równość:
(m ·
) ×
=
× (m ·
) = m (
×
)
2. Zachodzi rozdzielność iloczynu wektorowego z dodawaniem:
× (
+
) =
×
+
×
(
+
) ×
=
×
+
×
Jeżeli wektory
i
są równoległe, bądź jeden jest zerowy, to ich iloczyn wektorowy określamy jako wektor zerowy.