Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Геометрическая смысл векторного произведения.




Найти векторное произведение векторов и . Изобразить все данные и результат. Первый вектор изобразить синим, второй зеленым, результат красным. Сделать выводы: как связаны определение векторного произведения и то, что мы получили на рисунке.

%Задаем векторы

a=[1,2,0];b=[2,1,0];

% Находим векторное произведение

c=cross(a,b)

% Нашли векторное произведение.

% Это будет вектор с координатами c =(0,0,-3)

% офоррмляем график, задаем коорд оси

grid on, hold on, axis square

line([-5 0 0;5 0 0], [0 -5 0;0 5 0],[0 0 -5;0 0 5],'Color','black')

% первый вектор, по умолчанию цвет - синий

line([0 1],[0,2],'LineWidth',4)

% конец вектора, по умолчанию цвет синий

plot3(1,2,0,'>','LineWidth',4)

% второй вектор

line([0 2],[0,1],'Color','green','LineWidth',4).

plot3(2,1,0,'>g','LineWidth',4)

% результат векторного произведения c =(0,0,-3)

line([0 0],[0,0],[0 -3],'Color','red','LineWidth',4)

plot3(0,0,-3,'>r','LineWidth',4) % конец вектора

 

plot3(5,0,0,'<k','LineWidth',2) % направление оси 0X

plot3(0,5,0,'>k','LineWidth',2) %направление оси 0Y

plot3(0,0,5,'^k','LineWidth',2) % направление оси 0Z

 

text(5,-0.5,0.8,'X') % подпись оси 0X

text(-0.5,5,0.8,'Y') % подпись оси 0X

text(-0.5,-1,5,'Z') % подпись оси 0Z

 

Как только появится графическое окно “Figure 1”, с помощью круговой стрелочки “Rotate3D” (cм. панель инструментов), разворачиваем плоскую картинку в объемную и разворачиваем изображение.

Рис. 1

Выводы: Синий вектор , зеленый вектор и красный вектор образуют правую тройку. Вектор перпендикулярен плоскости векторов и .

Изобразим параллелограмм, натянутый на векторы и .

Найдем длину вектора -длина вектора равна площади параллелограмма сторонами которого являются векторы и .

Изобразим плоскость параллелограмма:

Рис. 2.

 

% соединим штриховкой зеленый вектор – сторону параллелограмма

% и параллельную ей сторону параллелограмма

%каждый отрезок имеет начало в точке (x1, y1), конец в точке (x2,y2)

 

% смотрим на зеленый вектор-отрезок, задаем диапазон изменения

% начальных координат абсцисс x1

x1=0.1:0.1:1.9;

% y1 связан с x1 прямой y=x/2, поэтому

y1=x1/2;

% координаты (x2,y2) поучаются сдвигом (x1,y1) на вектор a

% (x2,y2)=(x1,y1)+a=(x1+1,y1+2)

% операция x1+1 осуществит прибавление единицы

% к каждому элементу массива x1

x2=x1+1; y2=y1+2;

line([x1; x2],[y1; y2],'LineWidth',4, 'Color',[0.8 0.1 0.7])

Получаем

Рис. 3.

Соеденив два куска программы получим:

Рис. 4

 

Чтобы изобразить плоскость параллелограмма, можно также воспользоваться встроенной функцией fill(). Ознакомьтесь с форматом входных аргументов в документации.

>> fill([0 2 3 1], [0 1 3 2], 'm')

Рис. 5

Упражнение 4. Вычислить площадь треугольника с помощью векторного произведения. Изобразить*** геометрический смысл.

Вычислить площадь треугольника с вершинами и Изобразить плоскость треугольника. Как соотносятся (алгебраически и геометрически) площадь треугольника и векторное произведение. Изобразить геометрический смысл задачи по аналогии с предыдущим упражнением.

 

Упражнение 5. Изучить понятие смешанного произведения. Задать три некомпланарных вектора. Свести их к общему началу. Построить на этих векторах параллелепипед и тетраэдр. Найти объем данных фигур, используя понятие смешанного произведения. Вывести формулу, связывающие эти объемы.

Отметим, что векторное произведение векторов и смешанное произведение векторов (которого мы здесь не касались) наряду со скалярным произведением используется не только для вычисления площадей и объёмов, но является одним из основных инструментов для исследования прямых и плоскостей в пространстве (задач на составление уравнений прямых и плоскостей, взаимное расположение прямых и плоскостей и т.д.).

3. Контрольные вопросы.

Рассмотрим определиитель

Заменим 1-й столбец произвольными числами h 1, h 2, h 3:

.

Обосновать, доказать: почему, если вместо чисел h 1, h 2, h 3 взять элементы 2-го или 3-го столбцов определителя, получим нули

, ?

 

Может ли определитель 3-го порядка не быть числом?

Изменится ли определитель 3-го порядка, если в нем строки заменить столбцами и наоборот (проверьте!)?

Изменится ли определитель 3-го порядка, если в нем строки (или столбцы) поменять местами (проверьте!)?

Изменится ли определитель 3-го порядка, если в нем из одной строки вычесть другую строку (проверьте!)?

Изменится ли определитель 3-го порядка, если в нем из одного столбца вычесть другой столбец (проверьте!)?

Изменится ли определитель 3-го порядка, если в нем строку умножить на число 2 (проверьте!)?

Существует ли определитель для матрицы: ?

 

1. Векторное произведение двух векторов и его свойства.

2. Смешанное произведение трех векторов и его свойства.

3. Определение расстояния между векторами.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-24; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 345 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Вы никогда не пересечете океан, если не наберетесь мужества потерять берег из виду. © Христофор Колумб
==> читать все изречения...

2307 - | 2123 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.007 с.