Свойства смешанного произведения векторов
Определение. Смешанным произведением трех векторов называется скалярное произведение векторного произведения первых двух векторов на третий.
Обозначение: , т.е.
Из этого определения следует, что три вектора компланарны (параллельны одной плоскости) тогда и только тогда, когда их смешанное произведение равно нулю.
Теорема. Смешанное произведение трех векторов равно определителю третьего порядка, строки которого составлены из координат этих векторов, т.е.
,
где .
Доказательство. Имеем:
= .
Следовательно,
= = .
Так как
= ,
то смешанное произведение трех векторов можно определить как скалярное произведение первого вектора на векторное произведение двух других.
Из свойств определителя следует: 1) при циклической перестановке смешанное произведение не меняется, т.е.
При перестановке любых двух векторов оно меняет только знак, сохраняя абсолютную величину, т.е.
3)необходимым и достаточным условием компланарности трех векторов является равенство нулю определителя из их координат.
Теорема. Модуль смешанного произведения трех векторов равен объему параллелепипеда, построенного на векторах - сомножителях.
Доказательство. Пусть V - объем параллелепипеда , построенного на векторах . Так как равен площади параллелограмма , а объем параллелепипеда равен произведению
площади основания на высоту
,
то
Следствие. Объем пирамиды определяется формулой:
,
где Действительно, объем пирамиды равен объема параллелепипеда, построенного на векторах , , .
Пример. Доказать, что точки лежат в одной плоскости.
Найдем координаты векторов:
Найдем смешанное произведение полученных векторов:
.
Таким образом, полученные выше векторы компланарны, следовательно точки и лежат в одной плоскости.
Пример. Найти объем пирамиды и длину высоты, опущенной на грань , если вершины имеют координаты
Найдем координаты векторов: .
Объем пирамиды
Для нахождения длины высоты пирамиды найдем сначала площадь основания :
= (ед.2).
Так как V = ; (ед.).
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 657;