Скалярним добутком двох векторів і
називається число
S =| | |
|сos(
).
Ця операція позначається . Зокрема, скалярний квадрат вектора дорівнює квадратові його довжини, тобто
. Якщо один з векторів, що перемножуються, одиничний, то:
.
Властивості скалярного добутку:
1) ×
= ï
ï2;
2) ×
= 0, якщо
^
або
= 0, або
= 0.
3) ×
=
×
;
4) ×(
+
) =
×
+
×
;
5) (m )×
=
×(m
) = m(
×
).
Нехай задані вектори у прямокутній системі координат
тоді .
Якщо розглядати вектори у декартовій прямокутній системі координат, то
×
= xa xb + ya yb + za zb.
Використовуючи отримані рівності, отримуємо формулу для обчислення кута між векторами:
.
Якщо скалярний добуток двох векторів дорівнює нулеві, то ці вектори ортогональні. Дійсно, якщо жоден з векторів не нульовий, то, за означенням скалярного добутку, останній може дорівнювати нулеві тільки тоді, коли , тобто
.
Рис.3.
Якщо скалярний добуток двох векторів дорівнює нулеві, то ці вектори ортогональні. Дійсно, якщо жоден з векторів не нульовий, то, за означенням скалярного добутку, останній може бути рівним нулеві тільки тоді, коли , тобто
.
Якщо вектор представлений через проекції на базисні вектори, то говорять про розкладання вектора по ортогональному базису. З рисунка видно, що в цьому випадку вектор
є головною діагоналлю прямокутного паралелепіпеда, ребра якого паралельні осям координат і дорівнюють довжинам проекцій вектора
на ці осі. З цього ж рисунка випливає, що модуль вектора
чисельно буде дорівнює
.
З означення скалярного добутку випливає, що будь-який вектор, незалежно від типу, можна представити у вигляді:
,
де ,
і
є скалярний добуток вектора
з ортами осей координат.
У цьому випадку результат являє собою проекцію вектора на напрямок одиничного вектора
. Отже, будь-який вектор можна представити як
, де
- проекції вектора
відповідно на осі 0 х, 0у і 0 z.
З останньої рівності маємо
де a, b і g - кути, що утворює вектор відповідно з осями 0 х, 0у і 0 z.
Лінійно незалежні вектори ,
і
утворюють праву трійку векторів, якщо вони мають таку ж орієнтацію, як відповідно великий, вказівний і середній палець правої руки, у протилежному випадку говорять про ліву трійку векторів.
Три одиничних вектори i, j, k, попарно ортогональні один одному й утворюючій правій трійці векторів, називають прямокутною декартовою системою координат.
Кутом між векторами і
називають такий кут a, не переважаючий p, на який потрібно повернути вектор
, щоб сполучити його з напрямком вектора
, початок якого повинен збігатися з початком
. Кут між векторами позначається (
,
) або (
Ù
).
Рис.4.
Означення. Векторним добутком векторів і
називається вектор
, який задовольняє наступні умови:
1) , де j - кут між векторами
і
,
2) вектор ортогональний векторам
і
,
3) ,
і
утворюють праву трійку векторів.
Векторний добуток позначають: або
.
Властивості векторного добутку векторів:
1) ;
2) , якщо
ïï
або
= 0 або
= 0;
3) (m )´
=
´(m
) = m(
´
);
4) ´(
+
) =
´
+
´
;
5) Якщо задані вектори (xa, ya, za) і
(xb, yb, zb) в декартовій прямокутній системі координат з одиничними векторами
, то
´
=
.
6) Геометричний зміст векторного добутку – площа паралелограма, побудованого на векторах і
.
Означення. Мішаним добуткомвекторів ,
і
називається число, яке дорівнює скалярному добутку вектора
на вектор, рівний векторному добутку векторів
і
.
Позначається або (
,
,
).
Мішаний добуток векторів за модулем дорівнює об’єму паралелепіпеда, побудованого на векторах
,
і
.
Властивості мішаного добутку:
1) Мішаний добуток дорівнює нулеві, якщо:
а) хоча б один з векторів дорівнює нулеві;
б) два з векторів колінеарні;
в) вектори компланарні.
2) .
3) .
4) .
5) Об’єм трикутної піраміди, утвореної векторами ,
і
, дорівнює
6) Якщо ,
, то
.