Определение: Скалярным произведением ( ) векторов и называется число равное произведению длин векторов на косинус угла между ними
( ) =
(2)
Определим скалярное произведение векторов и
через координаты этих векторов. Для векторов
,
, скалярное произведение равно:
(3).
Скалярное произведение двух векторов равно сумме произведений соответствующих координат. Если болса, то
,
=1 и
, тогда длина вектора будет
(4).
Угол между векторами и
определяется по формуле
(5).
Таким образом, скалярное произведение применяется при нахождении длин и величин углов.
в) Векторное произведение векторов и его свойства
В векторном пространстве V рассмотрим ортонормированный базис R= . Пусть
не коллениарные векторы.
Определение. Векторным произведением векторов и
называется вектор, обозначаемый
и удовлетворяющий следующим условиям:
1)
2)
3)Тройки векторов одинаково ориентированы.
Если векторы и
коллинеарны, то их векторное произведение равно нулю. Пусть векторы заданы своими координатами и неколлинеарны:
Тогда ранг =2, отсюда
векторное произведение не равно нулю. Координаты этого вектора относительно базиса
удовлетворяют системе уравнений
, определитель которой отличен от нуля:
(3)
(2),(3) .
Из первого условия определения найдем необходимое значение для t. Изветно, что
sin
(4) тогда .
Здесь
После вычислений находим:
(5)
(6)
(4),(5),(6) (7)
(1), (2), (7)
Если векторы коллинеарны, то ранг
и (8) формуле каждый определитель равен нулю. По определению
ПОэтому и в этом случае (8) формула справедлива. Таким образом, доказана теорема.
ТЕОРЕМА. Если
то
(8) формулу удобно записывать следующим образом:
(9)
Свойства векторного произведения.
1), 2), 3) свойства следуют из (8) формулы.
Применение в ектор ного произведения .
1. Модуль векторного произведения равен площади параллелограмма ABCD
2. Площадь треугольника равна :
Смешанное произведение векторов и его свойства .
Пусть положительно ориентированный ортонормированный базис.
Определение Смешанным произведением векторов называется число обозначаемое
и равное скалярному произведению вектора
на векторное произведение векторов
и
.
Таким образом, - число.
1-ТЕОРЕМА (геометрический смысл смешанного проиведения).Если - три некомпланарных вектора и
, то абсолютное значение смешанного произведения
равно объему параллелипипеда построенного на векторах
:
(1)
2- ТЕОРЕМА. Если в базисе координаты векторов
, то
(2)
Свойства смешанного произведения:
Применение смешанного произведения.
Пусть относительно прямоугольной системы координат тетраэдр ABCD задан своими вершинами:
. Тогда его объем находится по формуле:
.