Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.1: Основні властивості векторів

  • Page ID
    54398
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Літак, що відштовхується від курсу вітром і рух плавця через рухому річку обидва приклади векторів в дії. Точки в координатній площині описують розташування. Вектори, з іншого боку, не мають місця розташування і вказують лише напрямок та величину. Вектори можуть описувати силу сил, таких як гравітація або швидкість і напрямок корабля в море. Вектори надзвичайно корисні при моделюванні складних ситуацій в реальному світі.

    Які ще відмінності між векторами і точками?

    Властивості векторів

    Двовимірний вектор зображений графічно у вигляді стрілки з хвостом і головою. Головка є стрілкою і ще називається кінцевою точкою. При знаходженні вектора між двома точками почніть з кінцевої точки і відніміть початкову точку (хвіст).

    Дві визначальні характеристики вектора - це його величина та напрямок. Величина відображається графічно довжиною стрілки, а напрямок позначається кутом, на який спрямована стрілка. Зверніть увагу, як наступний вектор відображається кілька разів на одній координатній площині. Це підкреслює, що розташування на координатній площині не має значення і не є унікальним. Кожне представлення вектора має однаковий напрямок і величину.

    Одним із способів визначення вектора є відрізок лінії з напрямком. Вектори, як кажуть, рівні, якщо вони мають однакову величину і однаковий напрямок. Абсолютне значення вектора збігається з довжиною відрізка лінії або величиною вектора. Величину можна знайти за допомогою теореми Піфагора або формули відстані.

    Існує кілька різних способів написання вектора\(v\).

    \(v, \vec{v}, \vec{v},\)або\(v\) з\(\sim\) нижнім

    Коли ви пишете про вектори алгебраїчно, є кілька способів опису конкретного вектора. По-перше, ви можете описати його величину і кут як\(r, \theta\). По-друге, ви можете описати його як впорядковану пару:\(<x, y>\). Зверніть увагу, що при обговоренні векторів слід використовувати дужки\(<>\) замість дужок, оскільки це допомагає уникнути плутанини між вектором і точкою. Вектори можуть бути багатовимірними.

    Вектори часто використовуються для опису руху об'єктів. Щоб описати рух судна, який їде NNW на 17 вузлів (морський\(\mathrm{mph}\)) як вектор, зверніть увагу, що NNW знаходиться на півдорозі між\(\mathrm{NW}\) і\(\mathrm{N}\). При описі кораблів в морі найкраще використовувати підшипник, який має\(0^{\circ}\) як через північ,\(270^{\circ}\) так і як через захід. Це робить NW рівним\(315^{\circ}\) і NNW рівним\(337.5^{\circ}\).

    Коли ви бачите цю картинку, вона перетворюється на основне питання трига, щоб знайти\(x\) і\(y\) компоненти вектора. Зверніть увагу, що опорний кут, який вектор робить з від'ємною частиною\(x\) осі, дорівнює\(67.5^{\circ}\)

    \(\sin 67.5^{\circ}=\frac{y}{17}, \cos 67.5^{\circ}=\frac{x}{17}\)
    \(<x, y>\approx<-6.5,15.7>\)

    Приклади

    Приклад 1

    Раніше вас запитали, які відмінності між точками і векторами. Існує багато відмінностей між точками і векторами. Точки - це місця, а вектори складаються з відстані та кутів. Дужки використовуються для точок і\(\langle>\) використовуються для векторів. Одне співвідношення між векторами і точками полягає в тому, що точка плюс вектор дасть нову точку. Це так, ніби є вихідне місце, а потім вектор говорить вам, куди йти з цієї точки. Без вихідної точки вектор міг би починатися з будь-якого місця.

    Приклад 2

    Розглянемо пункти:\(A(1,3), B(-4,-6), C(5,-13)\). Знайти вектори в складовій формі\(\overrightarrow{A B}, \overrightarrow{B A}, \overrightarrow{A C}, \overrightarrow{C B}\)

    Пам'ятайте, що при знаходженні вектора між двома точками почніть з кінцевої точки і відніміть початкову точку.

    \(\overrightarrow{A B}=<-5,-9>\)
    \(\overrightarrow{B A}=<5,9>\)
    \(\overrightarrow{A C}=<4,-16>\)
    \(\overrightarrow{C B}=<-9,7>\)

    Приклад 3

    Батько тягне дочку на пагорб. Пагорб має\(20^{\circ}\) ухил. Дочка на санках, яка сидить на землі і має мотузку, яку батько тягне, коли ходить. Мотузку роблять\(39^{\circ}\) кут з ухилом. Діаграма сили - це сукупність векторів, кожен з яких представляє таку силу, як гравітація або вітер, що діє на об'єкт. Намалюйте схему сили, яка показує, як ці сили діють на центр ваги дочки:

    а. сила тяжіння.
    б. сила, що тримає дочку в санях до землі.
    c Сила тягне дочку назад вниз по схилу.
    d Сила батька тягне дочку вгору по схилу.

    Центр ваги дівчини представлений чорною крапкою. Сила тяжіння - чорна стрілка прямо вниз. Зелена стрілка - ефект гравітації тягне дівчину вниз по схилу. Червона стрілка - ефект гравітації, що тягне дівчину прямо в схил. Синя стрілка являє собою силу, яку докладає батько, коли він тягне дівчину в гору.

    Зверніть увагу, що вектор сили батька (синій) довший, ніж сила, яка тягне дівчинку вниз з пагорба. Це означає, що з часом вони зроблять прогрес і піднімуться на пагорб. Також зверніть увагу, що батько витрачає частину своєї енергії на підйом, а не просто тягне. Якби він міг тягнути під кутом прямо протилежну силу тягне дівчину з пагорба, то він би ефективно використовував всю свою енергію.

    Приклад 4

    Центруйте діаграму сили з попереднього питання в початок і визначте кут між кожним послідовним вектором сили.

    \(y\)Вісь\(x\) і включені як посилання і зверніть увагу, що вектор сили тяжіння перекривається з негативною\(y\) віссю. Для того, щоб знайти кожен кут, ви повинні використовувати свої знання про додаткові, додаткові та вертикальні кути та всі підказки з питання. Щоб перевірити, чи всі кути підсумовуються\(360^{\circ}\).

    Приклад 5

    З огляду на наступні вектори і точку, обчислити суму.

    \ (
    \ begin {масив} {l}
    A =( 1,3),\ vec {v} =<4,8>,\ vec {u} =<-1, -5>\\
    A+\ vec {v} +\ vec {u} =? \\
    A =( 1,3),\ vec {v} =<4,8>,\ vec {u} =<-1, -5>. A+\ vec {v} +\ vec {u} = (4,6)
    \ end {масив}
    \)

    Рецензія

    1. Опишіть, що таке вектор, і наведіть реальний приклад чогось, що вектор міг би моделювати.

    Розглянемо пункти:\(A(3,5), B(-2,-4), C(1,-12), D(-5,7)\). Знайти вектори в складовій формі:

    2. \(\overrightarrow{A B}\)

    3. \(\overrightarrow{B A}\)

    4. \(\overrightarrow{A C}\)

    5. \(\cdot \overrightarrow{C B}\)

    6. \(\cdot \overrightarrow{A D}\)

    7. \(\overrightarrow{D A}\)

    8. Що таке\(C+\overline{C B}\)? Обчисліть це алгебраїчно і опишіть, чому відповідь має сенс.

    9. Використовуйте свою відповідь на попередню проблему, щоб допомогти вам визначити,\(D+\overrightarrow{D A}\) не роблячи жодної алгебри.

    10. Судно їде SSW на 13 вузлів. Опишіть рух цього корабля в векторі.

    11. Вектор, який описує рух кораблів, є\(<5 \sqrt{2}, 5 \sqrt{2}>\). В якому напрямку рухається корабель і яка його швидкість в вузлах?

    Для кожного з наступних векторів намалюйте вектор на координатній площині, що починається з початку, і знайдіть його величину.

    12. \(<3,7>\)

    13. \(<-3,4>\)

    14. \(<-5,10>\)

    15. \(<6,-8>\)