Векторним добутком векторів та називається вектор , який задовольняє умови:
– напрям вектора такий, що він перпендикулярний до площини, в якій лежать вектори та , тобто ;
– вектор утворює з векторами та так звану праву трійку векторів, тобто вектор проведений так, що спостерігач бачить з його кінця найкоротший шлях від вектора до вектора проти годинникової стрілки (рис. 2.9);
– довжина вектора визначається за формулою (2.20)
. | (2.20) |
Рис. 2.9 |
Геометричний зміст векторного добутку: модуль векторного добутку векторів дорівнює площі паралелограма, сторонами якого є дані вектори.
Властивості векторного добутку векторів:
1) ;
2) ;
3) ;
4) ;
5) , якщо ;
6) добутки ортів , , , , , , .
Якщо вектори задані в координатній формі та , то векторний добуток векторів можна записати у вигляді (2.21)
. | (2.21) |
Основні задачі, які розв’язуються з використанням векторного добутку векторів:
1) площа паралелограма, побудованого на векторах та
; | (2.22) |
2) площа трикутника, побудованого на векторах та
; | (2.23) |
3) висота паралелограма
; | (2.24) |
4) висота трикутника
. | (2.25) |
Змішаний добуток векторів
Змішаним (або векторно-скалярним) добутком трьох векторів , та називається сукупність операцій:
. | (2.26) |
Змішаний добуток трьох векторів – це скалярний добуток одного з цих векторів на векторний добуток двох інших векторів.
Геометричний зміст змішаного добутку: модуль змішаного добутку трьох векторів дорівнює об’єму паралелепіпеда (рис. 2.11), побудованого на цих векторах, як на його ребрах.
Рис. 2.11 | |
(2.27) |
Якщо вектори задані в координатній формі , та , то змішаний добуток векторів можна записати у вигляді
. | (2.28) |
Властивості змішаного добутку векторів:
1) ;
2) ;
3) ;
4) , якщо вектори , та компланарні;
5) , якщо вектори , та утворюють праву трійку векторів;
6) , якщо вектори , та утворюють ліву трійку векторів.
Основні задачі, які розв’язуються з використанням змішаного добутку векторів:
1) об’єм паралелепіпеда, побудованого на векторах , та
; | (2.29) |
2) об’єм піраміди, побудованої на векторах , та
; | (2.30) |
3) висота паралелепіпеда
; | (2.31) |
4) висота піраміди
. | (2.32) |
Індивідуальне завдання за темою „Векторна алгебра”
Дано координати точок . Необхідно:
1. Знайти модуль та напрямок вектора у просторі.
2. Знайти кут між векторами та .
3. Знайти проекцію вектора на напрям вектора .
4. Знайти вектор , перпендикулярний до вектора і до .
5. Обчислити площу трикутника АВС.
6. Знайти висоту паралелограма, побудованого на векторах і .
7. Обчислити об’єм піраміди .
8. Перевірити, чи колінеарні вектори і .
9. Перевірити, чи ортогональні вектори і .
10. Перевірити, чи належать точки до однієї площини.
Варіант 1 | (0; -1; 2) | (1; 2; 1) | (-3; 2; 1) | (0; 0; -1) | (2; 6; -3) |
Варіант 2 | (-1; 3; 0) | (2; 1; -1) | (3; -1; 2) | (1; -1; 3) | (5; 2; 2) |
Варіант 3 | (0; 3; 1) | (2; -1; 3) | (0; 2; 1) | (0; 1; 3) | (1; -1;-4) |
Варіант 4 | (-1; 2; 3) | (-1; 3; 0) | (0; -1; 2) | (-2;1;-1) | (5; 2; 3) |
Варіант 5 | (2; -2; 0) | (-2; -1;3) | (1; -2; 0) | (-1; 0; 1) | (7;-2; -5) |
Варіант 6 | (-2; 0;-1) | (1; -2; 0) | (0; 1; 1) | (2; 0; -3) | (-1; 1; 4) |
Варіант 7 | (0; 1; -2) | (2; 2; -1) | (-1; -1;0) | (-1;-1;0) | (5; 2; 3) |
Варіант 8 | (3; 1; -1) | (2; -1; 0) | (2; 1; 0) | (2; 1; 3) | (4; 0; 0) |
Варіант 9 | (3; 2; 0) | (1; -1; 1) | (2; 0; -1) | (2; 0; -1) | (6; 6; -3) |
Варіант 10 | (0; -3;-1) | (1; 0; -2) | (-1; 0; 2) | (0; 0; 1) | (-1; 1; 5) |
Варіант 11 | (2; 1; -2) | (1; 2; 3) | (0; 3; 1) | (-1;-2;-3) | (2;-5;-18) |
Варіант 12 | (0; 3; -2) | (1; -2; 1) | (-1; 0; 3) | (1; -2; 0) | (-4; 0; 4) |
Варіант 13 | (2; -1; 3) | (0; 1; -1) | (-2; 3; 1) | (0; -1; 0) | (1; -2; 2) |
Варіант 14 | (0; 2; -1) | (1; 3; -1) | (-2; 1; 0) | (3; 0; 1) | (0; -1; 3) |
Варіант 15 | (1; -1; 2) | (3; 1; -2) | (0; 1; -1) | (2; 3; 0) | (1; 2; 2) |
Варіант 16 | (1; 0; 2) | (-1; 2; 3) | (1; 0; -3) | (2; 1; -1) | (5; 3; -1) |
Варіант 17 | (1;-3;-2) | (0; -2; 1) | (2; -3; 1) | (-1; 0; 0) | (-4; 3; 9) |
Варіант 18 | (1; -2; 2) | (0; 1; 3) | (2; 1; -1) | (-3; 1; 0) | (6; 2; 0) |
Варіант 19 | (2; -1; 0) | (0; 1; 1) | (-2; 0; 1) | (-1;-1;-1) | (0; -2; 0) |
Варіант 20 | (-3; 0; 1) | (1;-2; -1) | (0; 3; 1) | (-2; 1; 0) | (1; 4; 2) |
Варіант 21 | (-3;1;-1) | (0; 2; 1) | (-1; 3; 2) | (2; -2; 2) | (-1;-3;0) |
Варіант 22 | (-1;-2;-3) | (2; 1; 0) | (0; 1; -1) | (-3;1;-1) | (-1; 1; 0) |
Варіант 23 | (-1; 0; 0) | (1; 2; -3) | (2; 0; -1) | (1; 3; -1) | (-1; 1; 2) |
Варіант 24 | (0; 0; -2) | (2; 1; -3) | (0; 1; -2) | (-2;-1;0) | (1; 4; 3) |
Варіант 25 | (-2;-1;-3) | (-3; 1; 0) | (2; 1; -1) | (0; 1; 3) | (-2; 5; 9) |
Варіант 26 | (0; 1; -4) | (2; 2; -3) | (-1;3; -1) | (1; 1; 1) | (-2; 4; 0) |
Варіант 27 | (-3;0;1) | (-2; 1; 3) | (0;-1; -2) | (-1;-2;-5) | (1; 0; 3) |
Варіант 28 | (3; 0; -2) | (2; 1; -3) | (-1; 0; 2) | (2;-1;-1) | (2; 0; -1) |
Варіант 29 | (-4; 0; 3) | (-3; 1; 2) | (-1; 0; 2) | (0; -3; 1) | (-3; 0; 4) |
Варіант 30 | (2; 2; 2) | (3; 2; 0) | (-1; 3;-1) | (-2;-1;3) | (-1;-1;-1) |