Операции над векторами в координатной форме
Прямоугольная декартова система координат Oxy на плоскости задается совокупностью точки О (начало системы координат) и пары перпендикулярных единичных векторов , При этом ось Ox, направление которой совпадает с направлением вектора называется осью абсцисс. Ось Оy, совпадающая по направлению с вектором – осью ординат. Вся плоскость называется координатной плоскостью xOy. За масштабную единицу выбирают длину
Координатами точки М являются перпендикулярные проекции точки М на координатные оси Ox и Oy, взятые с соответствующим знаком. Таким образом, точке М на плоскости соответствует упорядоченная пара (x, y) действительных чисел x и y. Пишут: M(x, y).
Каждой точке М на плоскости соответствует единственный радиус-вектор который имеет те же координаты, что и точка М. Пишут: Вектор может быть представлен также в виде линейной комбинации векторов
Если на плоскости заданы точки A(x1, y1), B(x2, y2), то
длина
(8.1)
Пусть тогда его единичный вектор (орт) есть
(8.2)
При этом координаты орта задают направление вектора и называются направляющими косинусами. Если a и b – углы между вектором и базисными векторами и соответственно, то
(8.3)
Если то верны формулы:
(8.4)
(8.5)
(8.6)
(8.7)
Для коллинеарных векторов справедливо:
Координаты точки C(xc, yc), делящей отрезок AB в отношении λ > 0, находят по формулам:
(8.8)
Пример 1. Вектор образует с вектором угол с вектором угол Найти координаты вектора на плоскости, если
Решение. Орт вектора на плоскости xOy имеет координаты Используя формулы (8.2) и (8.3), получаем Так как то
Пример 2. Найти координаты векторов, определяемых диагоналями параллелограмма, построенного на векторах
Решение. Известно, что сумма и разность векторов и определяют диагонали параллелограмма, построенного на них. Следовательно, Тогда
и, значит,
Аналогично находим
Пример 3. Координаты левого конца отрезка AB и его середины M соответственно равны A(–1, –5) и M(3, –2). Найти координаты точки В.
Решение. Пусть В(xB, yB). Середина отрезка делит его длину в отношении 1:1, т. е. λ = 1. Значит, из формул (8.8) имеем:
Выразив и получаем:
Приходим к ответу: В(7, 1).
Пример 4. Даны векторы Вычислить:
1) 2) 3) 4)
Решение. 1) Используя формулу (8.6), имеем:
2) Согласно формулам (8.4) и (8.5), получаем:
Тогда на основании формулы (8.10) вычисляем:
Получить тот же результат можно и несколько по-другому. Используем свойства скалярного произведения, а затем формулы (8.1) и (8.6):
3) Найдем координаты вектора используя формулы (8.4) и (8.5):
Следовательно, по формуле длины вектора (8.1) получаем:
В качестве второго способа решения примера можно использовать следующий. Поскольку то
Находим:
4) Используем формулу (8.7) и получаем:
Пример 5. Даны векторы Найти косинус угла между векторами и для которых
Решение. Выразим из первого заданного соотношения: Тогда, подставив во второе соотношение, получим откуда
Следовательно, на основании формулы (8.7) получаем:
Пример 6. Пусть векторы получены из векторов поворотом относительно точки О на угол (рис. 8.9). Представить произвольный вектор в виде линейной комбинации векторов если
Рис. 8.9
Решение. Зафиксируем прямоугольную систему координат с единичными векторами В этой системе координат определим направляющие косинусы векторов
Это значит, что
откуда
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 1974;