Dom › Recenzije › Obujam paralelopipeda koordinatama vektora. Umnožak vektora

Obujam paralelopipeda koordinatama vektora. Umnožak vektora

Za vektore , i , zadane njihovim koordinatama , , mješoviti umnožak izračunava se formulom: .

mješoviti proizvod primijeniti: 1) izračunati volumene tetraedra i paralelepipeda izgrađenih na vektorima , i , kao i na bridovima, prema formuli: ; 2) kao uvjet za komplanarnost vektora , i : i su koplanarni.

Tema 5. Ravne linije i ravnine.

Vektor normalne linije , zove se bilo koji vektor različit od nule okomit na zadani pravac. Vektor smjera ravno , poziva se bilo koji vektor različit od nule paralelan zadanoj liniji.

Ravno na površini

1) - opća jednadžba pravac, gdje je vektor normale pravca;

2) - jednadžba pravca koji prolazi točkom okomito na zadani vektor;

3) kanonska jednadžba );

5) - jednadžbe linija S faktor nagiba , gdje je točka kroz koju linija prolazi; () - kut koji pravac zatvara s osi; - duljina segmenta (sa znakom) odsječenog ravnom linijom na osi (znak “ ” ako je segment odsječen na pozitivnom dijelu osi i “ ” ako je na negativnom dijelu).

6) - jednadžba ravne linije u rezovima, gdje su i duljine odsječaka (sa predznakom) odsječenih ravnom crtom na koordinatnim osima i (znak “ ” ako je odsječak odsječen na pozitivnom dijelu osi i “ ” ako je na negativnom dijelu osi ).

Udaljenost od točke do linije , dana općom jednadžbom na ravnini, nalazi se formulom:

kut , ( )između ravnih linija i , dan općim jednadžbama ili jednadžbama s nagibom, nalazi se pomoću jedne od sljedećih formula:

Ja za .

Ja za

Koordinate točke sjecišta linija a nalaze se kao rješenje sustava linearne jednadžbe: ili .

Vektor normale ravnine , naziva se svaki vektor različit od nule okomit na zadanu ravninu.

Avion u koordinatnom sustavu može se dati jednadžbom jednog od sljedećih tipova:

1) - opća jednadžba ravnina, gdje je vektor normale ravnine;

2) - jednadžba ravnine koja prolazi točkom okomito na zadani vektor ;

3) - jednadžba ravnine koja prolazi kroz tri točke , i ;

4) - jednadžba ravnine u rezovima, gdje su , i duljine odsječaka (sa predznakom) odsječenih ravninom na koordinatnim osima i (znak “ ” ako je odsječak odsječen na pozitivnom dijelu osi i “ ” ako je na negativnom dijelu ).

Udaljenost od točke do ravnine , dana općom jednadžbom, nalazi se formulom:

kut ,( )između ravnina i , dan općim jednadžbama, nalazi se formulom:

Ravno u svemiru u koordinatnom sustavu može se dati jednadžbom jednog od sljedećih tipova:

1) - opća jednadžba ravna crta, kao linije presjeka dviju ravnina, gdje su i normalni vektori ravnina i;

2) - jednadžba pravca koji prolazi kroz točku paralelnu s danim vektorom ( kanonska jednadžba );

3) - jednadžba pravca koji prolazi kroz dvije zadane točke , ;

4) - jednadžba pravca koji prolazi kroz točku paralelnu s danim vektorom, ( parametarska jednadžba );

kut , ( ) između ravnih linija I u svemiru , dana kanonskim jednadžbama, nalazi se formulom:

Koordinate točke presjeka pravca , dana parametarskom jednadžbom i avion , zadane općom jednadžbom, nalaze se kao rješenje sustava linearnih jednadžbi: .

kut , ( ) između crte , dano kanonskom jednadžbom i avion , dana općom jednadžbom nalazi se formulom: .

Tema 6. Krivulje drugog reda.

Algebarska krivulja drugog reda u koordinatnom sustavu naziva se krivulja, opća jednadžba koji izgleda ovako:

gdje brojevi - nisu istovremeno jednaki nuli. Postoji sljedeća klasifikacija krivulja drugog reda: 1) ako je , tada opća jednadžba definira krivulju eliptični tip (kružnica (za ), elipsa (za ), prazan skup, točka); 2) ako , onda - krivulja hiperbolički tip (hiperbola, par linija koje se sijeku); 3) ako , onda - krivulja parabolični tip(parabola, prazan skup, pravac, par paralelnih pravaca). Kružnica, elipsa, hiperbola i parabola se nazivaju nedegenerirane krivulje drugog reda.

Opća jednadžba , gdje , definiranje nedegenerirane krivulje (kružnica, elipsa, hiperbola, parabola), uvijek (metodom odabira puni kvadrati) može se svesti na jednu od sljedećih vrsta:

1a) - jednadžba kružnice sa središtem u točki i radijus (slika 5).

1b)- jednadžba elipse sa središtem u točki i osi simetrije paralelne s koordinatnim osima. Zovu se brojevi i - poluosi elipse glavni pravokutnik elipse; vrhovi elipse .

Da biste izgradili elipsu u koordinatnom sustavu: 1) označite središte elipse; 2) proći kroz centar točkasta linija osi simetrije elipse; 3) gradimo glavni pravokutnik elipse s isprekidanom linijom sa središtem i stranama paralelnim s osi simetrije; 4) portretirati puna linija elipsu, upisujući je u glavni pravokutnik tako da elipsa dodiruje svoje stranice samo u vrhovima elipse (sl. 6).

Slično se konstruira krug čiji glavni pravokutnik ima strane (slika 5).

Sl.5 Sl.6

2) - jednadžbe hiperbola (tzv konjugirati) sa središtem u točki i osi simetrije paralelne s koordinatnim osima. Zovu se brojevi i - poluosi hiperbola ; pravokutnik sa stranicama paralelnim s osi simetrije i sa središtem u točki - glavni pravokutnik hiperbola; točke presjeka glavnog pravokutnika s osi simetrije - vrhovi hiperbola; ravne linije koje prolaze kroz suprotne vrhove glavnog pravokutnika - asimptote hiperbola .

Za izgradnju hiperbole u koordinatnom sustavu: 1) označiti središte hiperbole; 2) crtamo kroz središte točkastom linijom os simetrije hiperbole; 3) gradimo glavni pravokutnik hiperbole s točkastom linijom sa središtem i stranicama i paralelno s osi simetrije; 4) crtamo ravne crte kroz suprotne vrhove glavnog pravokutnika s točkastom linijom, koje su asimptote hiperbole, kojima se grane hiperbole približavaju neograničeno blizu, na beskonačnoj udaljenosti od ishodišta koordinata, a da ih ne križaju; 5) prikazujemo grane hiperbole (slika 7) ili hiperbole (slika 8) punom linijom.

sl.7 sl.8

3a)- jednadžba parabole s vrhom u točki i osi simetrije paralelnom s koordinatnom osi (slika 9).

3b)- jednadžba parabole s vrhom u točki i osi simetrije paralelnom s koordinatnom osi (slika 10).

Za izgradnju parabole u koordinatnom sustavu: 1) označite vrh parabole; 2) crtamo kroz vrh točkastom linijom os simetrije parabole; 3) prikazujemo parabolu punom linijom, usmjeravajući njezinu granu, uzimajući u obzir znak parametra parabole: na - u pozitivnom smjeru koordinatne osi paralelno s osi simetrije parabole (sl. 9a i 10a); u - u negativna strana koordinatna os (sl. 9b i 10b) .

Riža. 9a sl. 9b

Riža. 10a sl. 10b

Tema 7. Setovi. Numerički skupovi. Funkcija.

Pod, ispod puno razumjeti određeni skup predmeta bilo koje prirode, koji se razlikuju jedan od drugoga i zamislivi kao jedinstvena cjelina. Predmeti koji čine skup nazivaju ga elementi . Skup može biti beskonačan (sastoji se od beskonačnog broja elemenata), konačan (sastoji se od konačnog broja elemenata), prazan (ne sadrži niti jedan element). Skupovi su označeni s , a njihovi elementi s . Prazan skup je označen sa .

Postavi poziv podskup skup ako svi elementi skupa pripadaju skupu i napiši . Postavlja i zove jednak , ako se sastoje od istih elemenata i pišu . Dva skupa i bit će jednaki ako i samo ako i .

Postavi poziv univerzalni (u okviru ove matematičke teorije) , ako su njegovi elementi svi objekti razmatrani u ovoj teoriji.

Mogu se postaviti mnogi: 1) nabrajanje svih njegovih elemenata, na primjer: (samo za konačne skupove); 2) postavljanjem pravila za određivanje pripadnosti elementa univerzalnog skupa datom skupu : .

Udruga

prijelaz skupova i naziva se skup

razlika skupova i naziva se skup

Dopuniti skupova (do univerzalnog skupa) naziva se skup.

Dva skupa i nazivaju se ekvivalent i napišite ~ ako se između elemenata tih skupova može uspostaviti korespondencija jedan na jedan. Skup se zove prebrojiv , ako je ekvivalentan skupu prirodnih brojeva : ~ . Prazan skup je, po definiciji, prebrojiv.

Koncept kardinalnosti skupa nastaje kada se skupovi uspoređuju prema broju elemenata koje sadrže. Kardinalnost skupa je označena sa . Kardinalnost konačnog skupa je broj njegovih elemenata.

Ekvivalentni skupovi imaju istu kardinalnost. Skup se zove nebrojiv ako je njegova kardinalnost veća od kardinalnosti skupa .

Valjano (stvaran) broj naziva se beskonačni decimalni razlomak, uzet sa znakom "+" ili "". Realni brojevi poistovjećuju se s točkama na brojevnom pravcu. modul (apsolutna vrijednost) realnog broja naziva se nenegativan broj:

Skup se zove numerički ako su njegovi elementi realni brojevi.Numerički u intervalima skupovi brojeva nazivaju se: , , , , , , , , .

Skup svih točaka na brojevnom pravcu koje zadovoljavaju uvjet , gdje je proizvoljno mali broj, naziva se -susjedstvo (ili samo susjedstvo) točke i označava se s . Skup svih točaka po uvjetu , Gdje - proizvoljno veliki broj, Zove se - susjedstvo (ili samo susjedstvo) beskonačnosti i označava se s .

Veličina koja zadržava istu brojčanu vrijednost naziva se konstantno. Naziva se veličina koja poprima različite numeričke vrijednosti varijabla. Funkcija zove se pravilo, prema kojemu se svakom broju dodjeljuje jedan točno definiran broj, a oni pišu. Skup se zove domena definicije funkcije, - puno ( ili regiji ) vrijednosti funkcije, - argument , - vrijednost funkcije . Najčešći način određivanja funkcije je analitička metoda, u kojoj je funkcija dana formulom. prirodna domena funkcija je skup vrijednosti argumenta za koji ova formula ima smisla. Grafikon funkcije , u pravokutnom koordinatnom sustavu , skup je svih točaka ravnine s koordinatama , .

Funkcija se zove čak na skupu , simetričan u odnosu na točku , ako je sljedeći uvjet zadovoljen za sve: i neparan ako je uvjet ispunjen. Inače, funkcija opći pogled ili ni par ni nepar .

Funkcija se zove časopis na skupu ako postoji broj ( razdoblje funkcije ) tako da je sljedeći uvjet zadovoljen za sve: . Najmanji broj naziva glavno razdoblje.

Funkcija se zove monotono rastući (opadajući ) na setu ako veću vrijednost argument odgovara većoj (manjoj) vrijednosti funkcije .

Funkcija se zove ograničeno na skupu , ako postoji broj takav da je sljedeći uvjet zadovoljen za sve : . Inače, funkcija je neograničen .

Obrnuto funkcionirati , , zove se takva funkcija , koja je definirana na skupu i svakom

Utakmice takve da . Da bismo pronašli funkciju inverznu funkciji , trebate riješiti jednadžbu relativno . Ako funkcija , je strogo monotona na , tada uvijek ima inverz, a ako funkcija raste (opada), tada inverzna funkcija također povećava (smanjuje).

Funkcija predstavljena kao, gdje su neke funkcije takve da domena definicije funkcije sadrži cijeli skup vrijednosti funkcije, naziva se složena funkcija neovisni argument. Varijabla se naziva posredni argument. Složena funkcija naziva se i kompozicija funkcija i , a piše se: .

Osnovna osnovna funkcije su: vlast funkcija, demonstracija funkcija ( , ), logaritamski funkcija ( , ), trigonometrijski funkcije , , , , inverzni trigonometrijski funkcije , , , . Osnovno naziva se funkcija dobivena iz osnovnih elementarnih funkcija konačnim brojem njihovih aritmetičkih operacija i sastava.

Ako je dan graf funkcije, tada se konstrukcija grafa funkcije svodi na niz transformacija (pomak, kompresija ili istezanje, prikaz) grafa:

1) 2) transformacija prikazuje graf simetrično u odnosu na os; 3) transformacija pomiče graf duž osi za jedinice ( - udesno, - ulijevo); 4) transformacija pomiče grafikon duž osi za jedinice ( - gore, - dolje); 5) transformacijski graf duž osi rasteže se u puta, ako ili sažima u puta, ako ; 6) transformiranje grafa duž osi komprimira za faktor ako ili rasteže za faktor ako .

Redoslijed transformacija prilikom crtanja grafa funkcije može se simbolično prikazati kao:

Bilješka. Prilikom izvođenja transformacije imajte na umu da je količina pomaka duž osi određena konstantom koja se dodaje izravno argumentu, a ne argumentu.

Graf funkcije je parabola s vrhom u , čije su grane usmjerene prema gore ako je , odnosno prema dolje ako je . Graf linearno-frakcijske funkcije je hiperbola sa središtem u točki , čije asimptote prolaze središtem, paralelno s koordinatnim osima. , zadovoljavajući uvjet. nazvao.

Razmotrimo proizvod vektora, I , sastavljen na sljedeći način:
. Ovdje se prva dva vektora množe vektorski, a njihov se rezultat skalarno množi trećim vektorom. Takav umnožak naziva se vektorsko-skalarni ili mješoviti umnožak triju vektora. Mješoviti proizvod je neki broj.

Otkrijmo geometrijsko značenje izraza
.

Teorema . Mješoviti umnožak triju vektora jednak je volumenu paralelopipeda izgrađenog na tim vektorima, uzetom s predznakom plus ako ti vektori čine desnu trojku, odnosno s predznakom minus ako čine lijevu trojku.

Dokaz.. Konstruiramo paralelopiped čiji su bridovi vektori , , i vektor
.

Imamo:
,
, Gdje - područje paralelograma izgrađenog na vektorima I ,
za desnu trojku vektora i
za lijevo, gdje
je visina paralelopipeda. Dobivamo:
, tj.
, Gdje - volumen paralelopipeda koji čine vektori , I .

Mješovita svojstva proizvoda

1. Mješoviti proizvod se ne mijenja kada ciklički permutacija njegovih faktora, tj. .

Doista, u ovom se slučaju ne mijenja niti volumen paralelepipeda niti orijentacija njegovih rubova.

2. Mješoviti produkt se ne mijenja kada se zamijene predznaci vektorskog i skalarnog množenja, tj.
.

Stvarno,
I
. Uzimamo isti znak na desnoj strani ovih jednakosti, budući da su trojke vektora , , I , , - jedna orijentacija.

Stoga,
. To nam omogućuje pisanje mješovitog umnoška vektora
kao
bez znakova vektora, skalarnog množenja.

3. Mješoviti produkt mijenja predznak kada bilo koja dva faktor vektora zamijene mjesta, tj.
,
,
.

Doista, takva je permutacija ekvivalentna permutaciji faktora u vektorskom umnošku, koja mijenja predznak umnoška.

4. Mješoviti umnožak vektora različitih od nule , I je nula ako i samo ako su komplanarni.

2.12. Izračunavanje mješovitog produkta u koordinatnom obliku u ortonormiranoj bazi

Neka vektori
,
,
. Nađimo njihov mješoviti produkt koristeći izraze u koordinatama za vektorske i skalarne produkte:

. (10)

Dobivena formula se može napisati kraće:

budući da je desna strana jednakosti (10) proširenje determinante trećeg reda u smislu elemenata trećeg reda.

Dakle, mješoviti umnožak vektora jednak je determinanti trećeg reda, sastavljenoj od koordinata umnoženih vektora.

2.13 Neke primjene mješovitog proizvoda

Određivanje relativne orijentacije vektora u prostoru

Određivanje relativne orijentacije vektora , I na temelju sljedećih razmatranja. Ako
, To , , - desno tri Ako
, To , , - lijevo tri.

Uvjet komplanarnosti za vektore

Vektori , I su komplanarni ako i samo ako je njihov mješoviti produkt nula (
,
,
):

vektori , , komplanarni.

Određivanje obujma paralelopipeda i trokutaste piramide

Lako je pokazati da je volumen paralelopipeda izgrađen na vektorima , I izračunava se kao
, i glasnoću trokutasta piramida, izgrađen na istim vektorima, jednak je
.

Primjer 1 Dokažite da vektori
,
,
komplanarni.

Riješenje. Nađimo mješoviti umnožak ovih vektora pomoću formule:

To znači da vektori
komplanarni.

Primjer 2 Zadani su vrhovi tetraedra: (0, -2, 5), (6, 6, 0), (3, -3, 6),
(2, -1, 3). Nađite duljinu njegove visine ispuštene s vrha .

Riješenje. Najprije pronađimo volumen tetraedra
. Prema formuli dobivamo:

Kako je determinanta negativan broj, dakle ovaj slučaj Prije formule morate uzeti znak minus. Stoga,
.

Željena vrijednost h odrediti iz formule
, Gdje S - osnovna površina. Odredimo područje S:

Gdje

Jer

Zamjena u formulu
vrijednosti
I
, dobivamo h= 3.

Primjer 3 Formiraju li se vektori
osnova u prostoru? Dekompozicija vektora
na temelju vektora .

Riješenje. Ako vektori čine bazu u prostoru, onda ne leže u istoj ravnini, tj. nisu koplanarni. Pronađite mješoviti umnožak vektora
:
,

Dakle, vektori nisu komplanarni i čine bazu u prostoru. Ako vektori čine bazu u prostoru, tada bilo koji vektor može se prikazati kao linearna kombinacija baznih vektora, naime
,Gdje
vektorske koordinate u vektorskoj osnovi
. Nađimo te koordinate sastavljanjem i rješavanjem sustava jednadžbi

Rješavajući ga Gaussovom metodom, imamo

Odavde
. Zatim .

Tako,
.

Primjer 4 Vrhovi piramide su u točkama:
,
,
,
. Izračunati:

a) područje lica
;

b) volumen piramide
;

c) vektorska projekcija
na smjer vektora
;

d) kut
;

e) provjeriti jesu li vektori
,
,
komplanarni.

Riješenje

a) Iz definicije križnog umnoška poznato je da je:

Pronalaženje vektora
I
, pomoću formule

,
.

Za vektore definirane njihovim projekcijama, vektorski umnožak nalazi se formulom

, Gdje
.

Za naš slučaj

Duljinu dobivenog vektora nalazimo pomoću formule

,
.

i onda
(kvadratne jedinice).

b) Mješoviti umnožak triju vektora jednak je u apsolutnoj vrijednosti volumenu paralelopipeda izgrađenog na vektorima , , kao na rebrima.

Mješoviti proizvod izračunava se formulom:

Nađimo vektore
,
,
, podudarajući se s rubovima piramide, konvergirajući na vrh :

Mješoviti proizvod ovih vektora

Budući da je volumen piramide jednak dijelu volumena paralelopipeda izgrađenog na vektorima
,
,
, To
(kubične jedinice).

c) Pomoću formule
, koji definira skalarni produkt vektora , , može se napisati ovako:

Gdje
ili
;

ili
.

Da bismo pronašli projekciju vektora
na smjer vektora
pronaći koordinate vektora
,
, a zatim primijeniti formulu

dobivamo

d) Za pronalaženje kuta
definirati vektore
,
, koji imaju zajedničko ishodište u točki :

Zatim, prema formuli skalarnog produkta

e) Da bi tri vektora

,
,

su komplanarni, potrebno je i dovoljno da njihov mješoviti produkt bude jednak nuli.

U našem slučaju imamo
.

Stoga su vektori komplanarni.

Za vektore , i , zadane koordinatama , , mješoviti umnožak izračunava se po formuli: .

Koristi se miješani proizvod: 1) izračunati volumene tetraedra i paralelepipeda izgrađenih na vektorima , i , kao i na bridovima, prema formuli: ; 2) kao uvjet za komplanarnost vektora , i : i su koplanarni.

Tema 5. Linije u ravnini.

Vektor normalne linije , zove se bilo koji vektor različit od nule okomit na zadani pravac. Vektor smjera ravno , poziva se bilo koji vektor različit od nule paralelan zadanoj liniji.

Ravno na površini u koordinatnom sustavu može se dati jednadžbom jednog od sljedećih tipova:

1) - opća jednadžba pravac, gdje je vektor normale pravca;

2) - jednadžba pravca koji prolazi točkom okomito na zadani vektor;

3) - jednadžba pravca koji prolazi kroz točku paralelnu s danim vektorom ( kanonska jednadžba );

4) - jednadžba pravca koji prolazi kroz dvije zadane točke , ;

5) - jednadžbe linija s nagibom , gdje je točka kroz koju linija prolazi; () - kut koji pravac zatvara s osi; - duljina segmenta (sa znakom) odsječenog ravnom linijom na osi (znak “ ” ako je segment odsječen na pozitivnom dijelu osi i “ ” ako je na negativnom dijelu).

Udaljenost od točke do linije , dana općom jednadžbom na ravnini, nalazi se formulom:

kut , ( )između ravnih linija i , dan općim jednadžbama ili jednadžbama s nagibom, nalazi se pomoću jedne od sljedećih formula:

Ja za .

Ja za

Koordinate točke sjecišta linija a nalaze se kao rješenje sustava linearnih jednadžbi: ili .

Tema 10. Setovi. Numerički skupovi. Funkcije.

Postavi poziv podskup skup ako svi elementi skupa pripadaju skupu i napiši .

Postavlja i zove jednak , ako se sastoje od istih elemenata i pišu . Dva skupa i bit će jednaki ako i samo ako i .

Postavi poziv univerzalni (u okviru ove matematičke teorije) , ako su njegovi elementi svi objekti razmatrani u ovoj teoriji.

Udruga

prijelaz skupova i naziva se skup

razlika skupova i naziva se skup

Dopuniti skupova (do univerzalnog skupa) naziva se skup.

Valjano (stvaran) broj naziva se beskonačni decimalni razlomak, uzet sa znakom "+" ili "". Realni brojevi poistovjećuju se s točkama na brojevnom pravcu.

modul (apsolutna vrijednost) realnog broja je nenegativan broj:

Skup se zove numerički ako su njegovi elementi realni brojevi. Numerički u intervalima nazivaju se skupovi

brojevi: , , , , , , , , .

Skup svih točaka na brojevnom pravcu koje zadovoljavaju uvjet , gdje je proizvoljno mali broj, naziva se -susjedstvo (ili samo susjedstvo) točke i označava se s . Skup svih točaka pod uvjetom , gdje je proizvoljno veliki broj, naziva se - susjedstvo (ili samo susjedstvo) beskonačnosti i označava se s .

Funkcija se zove čak na skupu , simetričan u odnosu na točku , ako je sljedeći uvjet zadovoljen za sve: i neparan ako je uvjet ispunjen. Inače, generička funkcija ili ni par ni nepar .

Funkcija se zove časopis na skupu ako postoji broj ( razdoblje funkcije ) tako da je sljedeći uvjet zadovoljen za sve: . Najmanji broj naziva se glavno razdoblje.

Funkcija se zove monotono rastući (opadajući ) na skupu ako većoj vrijednosti argumenta odgovara veća (manja) vrijednost funkcije .

Funkcija se zove ograničeno na skupu , ako postoji broj takav da je sljedeći uvjet zadovoljen za sve : . Inače, funkcija je neograničen .

Obrnuto funkcionirati , , je funkcija koja je definirana na skupu i dodjeljuje svakom takvom da je . Da bismo pronašli funkciju inverznu funkciji , trebate riješiti jednadžbu relativno . Ako funkcija , je strogo monotona na , tada uvijek ima inverz, a ako funkcija raste (opada), tada i inverzna funkcija također raste (opada).

Graf funkcije je parabola s vrhom u , čije su grane usmjerene prema gore ako je , odnosno prema dolje ako je .

U nekim slučajevima, prilikom konstruiranja grafa funkcije, preporučljivo je podijeliti njegovu domenu definicije na nekoliko intervala koji se ne sijeku i uzastopno izgraditi graf na svakom od njih.

Bilo koji uređeni skup realnih brojeva naziva se točkasto-dimenzionalna aritmetika (Koordinirati) prostor i označava ili , dok se brojevi nazivaju njegovim koordinate .

Dopustiti i biti neki skupovi bodova i . Ako je svakoj točki dodijeljen, prema nekom pravilu, jedan točno definiran realni broj , tada se kaže da je na skupu zadana numerička funkcija varijabli i pišu ili kratko i , dok se tzv. domena definicije , - skup vrijednosti , - argumenti (neovisne varijable) funkcije.

Često se označava funkcija dviju varijabli, funkcija tri varijable -. Područje definiranja funkcije je određeni skup točaka u ravnini, funkcije su određeni skup točaka u prostoru.

Tema 7. Numerički nizovi i serije. Ograničenje niza. Limit funkcije i kontinuitet.

Ako je prema nekom pravilu svakom prirodnom broju pridružen jedan točno definiran realni broj, onda to kažu brojčani niz . Ukratko označiti. Broj je pozvan zajednički član niza . Niz se također naziva funkcija prirodnog argumenta. Niz uvijek sadrži beskonačan broj elemenata, od kojih neki mogu biti jednaki.

Broj je pozvan ograničenje niza , te napiši postoji li za bilo koji broj takav da je nejednakost zadovoljena za sve .

Niz koji ima konačnu granicu naziva se konvergentan , inače - odvojit .

: 1) opadajući , Ako ; 2) povećavajući se , Ako ; 3) neopadajući , Ako ; 4) nerastući , Ako . Sve gore navedene sekvence su pozvane monoton .

Niz se zove ograničeno , ako postoji broj takav da je sljedeći uvjet zadovoljen za sve: . Inače, slijed je neograničen .

Svaki monotoni ograničeni niz ima limit ( Weierstrassov teorem).

Niz se zove infinitezimalnog , Ako . Niz se zove beskrajno velik (konvergirajući u beskonačnost) if .

broj naziva se granica niza, gdje

Konstanta se naziva nonpeer broj. Osnovni logaritam broja naziva se prirodni logaritam brojevima i označava se sa .

Poziva se izraz oblika , gdje je niz brojeva numerički nizovi i označeni su. Zbroj prvih članova niza naziva se th djelomični zbroj red.

Red se zove konvergentan ako postoji konačna granica i odvojit ako granica ne postoji. Broj je pozvan zbroj konvergentnog niza , dok pišem.

Ako niz konvergira, onda (neophodan kriterij za konvergenciju niza ) . Obrnuto nije točno.

Ako , tada niz divergira ( dovoljan kriterij za divergentnost niza ).

Generalizirani harmonijski niz naziva se niz koji konvergira na i divergira na .

Geometrijski niz nazvati niz koji konvergira na , dok je njegov zbroj jednak i divergira na . pronaći broj ili simbol. (lijevo polususjedstvo, desno polususjedstvo) i

U ovoj lekciji ćemo pogledati još dvije operacije s vektorima: umnožak vektora I mješoviti produkt vektora (odmah link za one kojima treba). U redu je, ponekad se dogodi da za potpunu sreću, pored toga točkasti umnožak vektora, potrebno je sve više i više. Takva je vektorska ovisnost. Može se steći dojam da ulazimo u džunglu analitičke geometrije. To je pogrešno. U ovom dijelu više matematike uglavnom ima malo drva za ogrjev, osim možda dovoljno za Pinokija. Zapravo, gradivo je vrlo uobičajeno i jednostavno - teško da je teže od istog skalarni proizvod, čak će biti i manje tipičnih zadataka. Glavna stvar u analitičkoj geometriji, kao što će mnogi vidjeti ili su već vidjeli, je NE POGREŠITI U IZRAČUNIMA. Ponavljajte kao čaroliju i bit ćete sretni =)

Ako vektori svjetlucaju negdje daleko, kao munje na horizontu, nema veze, počni s lekcijom Vektori za lutke obnoviti ili ponovno steći osnovno znanje o vektorima. Pripremljeniji čitatelji mogu se selektivno upoznati s informacijama, pokušao sam prikupiti najpotpuniju zbirku primjera koji se često nalaze u praktični rad

Što će vas usrećiti? Kad sam bio mali, znao sam žonglirati s dvije, pa i tri lopte. Dobro je ispalo. Sada uopće nema potrebe žonglirati, budući da ćemo razmisliti samo prostorni vektori, a ravni vektori s dvije koordinate bit će izostavljeni. Zašto? Tako su se rodile ove akcije - vektor i mješoviti umnožak vektora definirani su i rade u trodimenzionalnom prostoru. Već lakše!

U ovoj operaciji, na isti način kao u skalarnom umnošku, dva vektora. Neka budu neprolazna slova.

Sama akcija označeno na sljedeći način: . Ima i drugih opcija, ali ja sam navikao križni umnožak vektora označavati na ovaj način, u uglatim zagradama s križićem.

I to odmah pitanje: ako je unutra točkasti umnožak vektora uključena su dva vektora, a ovdje se također množe dva vektora koja je razlika? Jasna razlika, prije svega, u REZULTATU:

Rezultat skalarnog produkta vektora je BROJ:

Rezultat umnoška vektora je VEKTOR: , tj. množimo vektore i opet dobivamo vektor. Zatvoreni klub. Zapravo, otuda i naziv operacije. U raznim obrazovna literatura zapis također može varirati, koristit ću slovo .

Definicija unakrsnog umnoška

Prvo će biti definicija sa slikom, a zatim komentari.

Definicija: rezultat dva vektora nekolinearni vektori, uzeti ovim redom, naziva se VEKTOR, duljinašto je brojčano jednaka površini paralelograma, izgrađen na ovim vektorima; vektor ortogonalno na vektore, a usmjeren je tako da baza ima pravu orijentaciju:

Analiziramo definiciju po kostima, ima puno zanimljivih stvari!

Dakle, možemo istaknuti sljedeće značajne točke:

1) Izvorni vektori, označeni crvenim strelicama, po definiciji nije kolinearna. Bit će prikladno razmotriti slučaj kolinearnih vektora malo kasnije.

2) Uzeti vektori u strogo određeni red : – "a" se množi s "be", a ne "biti" na "a". Rezultat vektorskog množenja je VEKTOR , koji je označen plavom bojom. Ako se vektori množe obrnutim redoslijedom, tada se dobiva vektor jednake duljine i suprotnog smjera (grmizna boja). Odnosno, jednakost .

3) Sada se upoznajmo s geometrijskim značenjem vektorskog produkta. Ovo je vrlo važna točka! DULJINA plavog vektora (i, prema tome, grimiznog vektora ) brojčano je jednaka POVRŠINI paralelograma izgrađenog na vektorima . Na slici je ovaj paralelogram osjenčan crnom bojom.

Bilješka : crtež je shematski i, naravno, nominalna duljina križnog proizvoda nije jednaka površini paralelograma.

Podsjećamo na jednu od geometrijskih formula: površina paralelograma jednaka je umnošku susjednih stranica i sinusa kuta između njih. Stoga, na temelju prethodno navedenog, vrijedi formula za izračunavanje DULJINE vektorskog produkta:

Naglašavam da se u formuli govori o DULJINI vektora, a ne o samom vektoru. Koje je praktično značenje? A značenje je takvo da se u problemima analitičke geometrije područje paralelograma često nalazi kroz koncept vektorskog proizvoda:

Dobivamo drugu važnu formulu. Dijagonala paralelograma (crvena točkasta linija) dijeli ga na dva jednaka trokuta. Stoga se područje trokuta izgrađenog na vektorima (crveno sjenčanje) može pronaći formulom:

4) Ne manje od važna činjenica je da je vektor okomit na vektore, tj. . Naravno, suprotno usmjereni vektor (grmizna strelica) također je okomit na izvorne vektore.

5) Vektor je usmjeren tako da osnova Ima pravo orijentacija. U lekciji o prijelaz na novu osnovu Govorio sam detaljno o ravninska orijentacija, a sada ćemo shvatiti koja je orijentacija prostora. Objasnit ću ti na prstima desna ruka. Mentalno kombinirajte kažiprst s vektorom i srednji prst s vektorom. Domali prst i mali prst pritisnite na dlan. Kao rezultat palac- vektorski produkt će izgledati gore. Ovo je desno orijentirana baza (na slici je). Sada zamijenite vektore ( indeks i srednji prsti ) na nekim mjestima, kao rezultat toga, palac će se okrenuti, a vektorski proizvod će već gledati prema dolje. Ovo je također desno orijentirana osnova. Možda imate pitanje: koja osnova ima lijevu orijentaciju? "Dodijelite" iste prste lijeva ruka vektore, i dobiti lijevu bazu i lijevu prostornu orijentaciju (u ovom slučaju palac će se nalaziti u smjeru donjeg vektora). Slikovito govoreći, ove baze “izvijaju” ili usmjeravaju prostor u različitim smjerovima. I ovaj koncept ne treba smatrati nečim nategnutim ili apstraktnim - na primjer, najobičnije ogledalo mijenja orijentaciju prostora, a ako "izvučete reflektirani predmet iz ogledala", tada općenito neće biti moguće kombinirati ga s "originalom". Usput, prinesi tri prsta ogledalu i analiziraj odraz ;-)

... kako je dobro da sada znate za to desno i lijevo orijentirano baze, jer su izjave nekih predavača o promjeni orijentacije strašne =)

Vektorski produkt kolinearnih vektora

Definicija je detaljno razrađena, ostaje nam otkriti što se događa kada su vektori kolinearni. Ako su vektori kolinearni, onda se mogu postaviti na jednu ravnu liniju i naš se paralelogram također "presavija" u jednu ravnu liniju. Područje takvog, kako kažu matematičari, degenerirati paralelogram je nula. Isto slijedi iz formule - sinus nula ili 180 stupnjeva jednak je nuli, što znači da je površina nula

Dakle, ako , onda I . Imajte na umu da je sam križni umnožak jednak nultom vektoru, no u praksi se to često zanemaruje i piše da je također jednak nuli.

poseban slučaj je umnožak vektora i samog sebe:

Pomoću križnog umnoška možete provjeriti kolinearnost trodimenzionalnih vektora, a mi ćemo između ostalog analizirati i ovaj problem.

Za rješavanje praktičnih primjera može biti potrebno trigonometrijska tablica pronaći vrijednosti sinusa iz njega.

Pa, zapalimo vatru:

Primjer 1

a) Odredite duljinu vektorskog umnoška vektora ako

b) Odredite površinu paralelograma izgrađenog na vektorima ako

Riješenje: Ne, ovo nije tipfeler, namjerno sam napravio iste početne podatke u stavkama uvjeta. Jer će dizajn rješenja biti drugačiji!

a) Prema uvjetu traži se pronaći duljina vektor (vektorski produkt). Prema odgovarajućoj formuli:

Odgovor:

Budući da je postavljeno pitanje o duljini, tada u odgovoru navodimo dimenziju - jedinice.

b) Prema uvjetu traži se pronaći kvadrat paralelogram izgrađen na vektorima . Površina ovog paralelograma brojčano je jednaka duljini križnog proizvoda:

Odgovor:

Napominjemo da u odgovoru o vektorskom umnošku uopće nema govora o kojem smo pitani područje figure, odnosno, dimenzija je kvadratna jedinica.

Uvijek gledamo ŠTO se uvjetom traži i na temelju toga formuliramo čisto odgovor. Možda se čini kao bukvalizam, ali među nastavnicima ima dovoljno bukvalista, pa će zadatak s dobrim izgledima biti vraćen na doradu. Iako se ne radi o posebno nategnutoj zadirkivanju - ako je odgovor netočan, stječe se dojam da osoba ne razumije jednostavne stvari i/ili nije shvatila bit zadatka. Ovaj trenutak treba uvijek držati pod kontrolom, rješavajući bilo koji problem u višoj matematici, ali iu drugim predmetima.

Gdje je nestalo veliko slovo "en"? Načelno bi se moglo dodatno zalijepiti za rješenje, ali da bih skratio zapis, nisam. Nadam se da svi to razumiju i da je to oznaka iste stvari.

Popularan primjer rješenja "uradi sam":

Primjer 2

Pronađite površinu trokuta izgrađenog na vektorima ako

Formula za pronalaženje površine trokuta kroz vektorski proizvod navedena je u komentarima na definiciju. Rješenje i odgovor na kraju lekcije.

U praksi, zadatak je stvarno vrlo čest, trokuti se općenito mogu mučiti.

Za rješavanje ostalih problema potrebno nam je:

Svojstva umnoška vektora

Već smo razmotrili neka svojstva vektorskog produkta, ali ću ih uključiti u ovaj popis.

Za proizvoljne vektore i proizvoljan broj vrijede sljedeća svojstva:

1) U drugim izvorima informacija ova stavka obično nije istaknuta u svojstvima, ali je vrlo važna u praktičnom smislu. Pa neka bude.

2) - imovina se također raspravlja gore, ponekad se naziva antikomutativnost. Drugim riječima, bitan je redoslijed vektora.

3) - kombinacija odn asocijativni zakoni vektorskog produkta. Konstante se lako izvlače iz granica vektorskog produkta. Stvarno, što oni tamo rade?

4) - raspodjela odn distribucija zakoni vektorskog produkta. Nema problema ni s otvaranjem zagrada.

Kao demonstraciju, razmotrite kratki primjer:

Primjer 3

Pronađite ako

Riješenje: Prema uvjetu, opet je potrebno pronaći duljinu vektorskog produkta. Naslikajmo našu minijaturu:

(1) Prema asocijativnim zakonima, izbacujemo konstante izvan granica vektorskog produkta.

(2) Konstantu vadimo iz modula, dok modul “jede” znak minus. Dužina ne može biti negativna.

(3) Ono što slijedi je jasno.

Odgovor:

Vrijeme je za bacanje drva na vatru:

Primjer 4

Izračunajte površinu trokuta izgrađenog na vektorima ako

Riješenje: Pronađite površinu trokuta pomoću formule . Problem je u tome što su vektori "ce" i "te" sami po sebi predstavljeni kao sume vektora. Algoritam je ovdje standardan i pomalo podsjeća na primjere br. 3 i 4 lekcije. Točkasti umnožak vektora. Podijelimo to u tri koraka radi jasnoće:

1) U prvom koraku izražavamo vektorski umnožak kroz vektorski umnožak, zapravo, izraziti vektor pomoću vektora. O duljini još nema riječi!

(1) Zamjenjujemo izraze vektora .

(2) Koristeći zakone distribucije otvaramo zagrade prema pravilu množenja polinoma.

(3) Koristeći asocijativne zakone, izbacujemo sve konstante izvan vektorskih proizvoda. Uz malo iskustva, radnje 2 i 3 mogu se izvoditi istovremeno.

(4) Prvi i zadnji član jednaki su nuli (nulti vektor) zbog ugodnog svojstva . U drugom članu koristimo svojstvo antikomutativnosti vektorskog produkta:

(5) Predstavljamo slične uvjete.

Kao rezultat toga, pokazalo se da je vektor izražen kroz vektor, što je bilo potrebno postići:

2) U drugom koraku nalazimo duljinu vektorskog produkta koji nam je potreban. Ova radnja je slična primjeru 3:

3) Pronađite područje željenog trokuta:

Koraci 2-3 rješenja mogu se poredati u jedan red.

Odgovor:

Razmatrani problem prilično je čest u kontrolni rad, evo primjera rješenja "uradi sam":

Primjer 5

Pronađite ako

Kratko rješenje i odgovor na kraju lekcije. Da vidimo koliko ste bili pažljivi kada ste proučavali prethodne primjere ;-)

Umnožak vektora u koordinatama

, dan u ortonormiranoj bazi , izražava se formulom:

Formula je vrlo jednostavna: upišemo koordinatne vektore u gornji redak determinante, koordinate vektora “spakiramo” u drugi i treći redak i stavimo u strogom redu- prvo koordinate vektora "ve", zatim koordinate vektora "double-ve". Ako vektore treba pomnožiti drugačijim redoslijedom, tada se linije također trebaju zamijeniti:

Primjer 10

Provjerite jesu li sljedeći prostorni vektori kolinearni:
A)
b)

Riješenje: Test se temelji na jednoj od izjava u ovoj lekciji: ako su vektori kolinearni, tada je njihov umnožak nula (nulti vektor): .

a) Pronađite vektorski produkt:

Dakle, vektori nisu kolinearni.

b) Pronađite vektorski produkt:

Odgovor: a) nije kolinearan, b)

Ovdje su možda sve osnovne informacije o vektorskom produktu vektora.

Ovaj odjeljak neće biti velik, jer postoji nekoliko problema u kojima se koristi mješoviti umnožak vektora. Zapravo, sve će počivati na definiciji, geometrijskom značenju i nekoliko radnih formula.

Mješoviti produkt vektora je proizvod tri vektori:

Ovako su se poredali ko vlak i čekaju, jedva čekaju dok se ne obračunaju.

Prvo opet definicija i slika:

Definicija: Mješoviti proizvod nekoplanarni vektori, uzeti ovim redom, Zove se volumen paralelopipeda, izgrađen na tim vektorima, opremljen znakom "+" ako je baza desna, i znakom "-" ako je baza lijevo.

Napravimo crtež. Nama nevidljive linije nacrtane su isprekidanom linijom:

Uronimo u definiciju:

2) Uzeti vektori određenim redoslijedom, odnosno permutacija vektora u produktu, kao što pretpostavljate, ne prolazi bez posljedica.

3) Prije komentiranja geometrijskog značenja, primijetit ću očitu činjenicu: mješoviti umnožak vektora je BROJ: . U obrazovnoj literaturi dizajn može biti nešto drugačiji, ja sam označavao mješoviti proizvod kroz, a rezultat izračuna slovom "pe".

A-priorat mješoviti umnožak je obujam paralelopipeda, izgrađen na vektorima (figura je nacrtana crvenim vektorima i crnim linijama). Odnosno, broj je jednak volumenu zadanog paralelopipeda.

Bilješka : Crtež je shematski.

4) Da se opet ne zamaramo konceptom orijentacije osnove i prostora. Značenje završnog dijela je da se glasnoći može dodati znak minus. Jednostavnim riječima, mješoviti umnožak može biti negativan: .

Formula za izračunavanje volumena paralelopipeda izgrađenog na vektorima slijedi izravno iz definicije.

Popularno u kategoriji: