1. При умножении вектора на скаляр координаты вектора умножаются на этот скаляр.
2. При сложении (вычитании) векторов их одноименные координаты складываются (вычитаются).
3. Векторы коллинеарны тогда и только тогда, когда их одноименные координаты пропорциональны.
Зная проекции вектора , можно легко найти выражение для модуля вектора. На основании теоремы о длине диагонали прямоугольного параллелепипеда можно записать
,
т.е.
(4) |
Модуль вектора равен квадратному корню из суммы квадратов его проекций на оси координат
(5) |
Найдем координаты вектора , если известны координаты точек А(х1;у1;z1) и В(х2;у2;z2) ( рис.5).
Рис. 5
= .
Следовательно, координаты вектора равны разностям соответствующих координат его конца и начала
.
Пример 1.
По данным векторам и найти координаты вектора .
Решение:
Вектор . Координаты вектора .
Пример 2.
Проверить коллинеарность векторов и .
Решение:
Если векторы и коллинеарны, то должно выполняться условие = или в координатной форме
.
Для заданных векторов .
Следовательно, векторы и коллинеарны.
При этом и , то есть модуль вектора равен модуля . Знак «–» указывает, что векторы направлены в противоположные стороны.
Направляющие косинусы
Пусть углы вектора с осями ОX, ОY и ОZ соответственно равны α, β, γ. По свойству проекции вектора на ось, имеем
(6) |
Или
.
Числа называются направляющими косинусами вектора .
Подставив выражение (6) в равенство (4), получим
.
Сократив на , получим соотношение
,
т.е. сумма квадратов направляющих косинусов ненулевого вектора равна единице.
Координатами единичного вектора являются числа , т.е. .
Задав координаты вектора, всегда можно определить его модуль и направление, т.е. сам вектор.
Пример 3.
Проекции вектора на оси координат равны ax=1, ay=–4, az=8. Найти длину вектора , его направляющие косинусы.
Решение:
По формуле имеем .
Используя формулы
, ,
находим направляющие косинусы вектора
.
Пример 4.
Найти равнодействующую двух сил и , модули которых равны F 1 = 5, F 2 = 7, угол между ними θ = 60°.
Решение:
По формуле
находим
Пример 5.
Даны два вектора: и . Найти проекции на координатные оси суммы и разности этих векторов.
Решение:
Составим сумму и разность этих векторов:
Пример 6.
Дан вектор. Найти его проекцию aL на ось L, составляющую с координатными осями равные острые углы.
Решение:
По условию направляющие косинусы оси проекций между собой равны:
Но сумма квадратов направляющих косинусов какого-либо направления равна 1, а потому
Так как в этой сумме все слагаемые между собой равны, то
Тогда
Знак «+» перед корнем взят потому, что по условию углы λ, μ и ν – острые, а значит, косинусы их положительны.
Так как по условию ax = 2; ay = 5; az = 1, то по формуле
aL=axcos λ+cos μ+cosν
Получаем