Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


52. Mit nevezünk vektornak? Mikor egyenlő két vektor? Minden eltolást egy irányított szakasszal adunk meg, amelyet vektornak nevezünk. Két vektor akkor egyenlő, ha ugyanazt az eltolást adják meg, vagyis ha hosszuk és irányuk megegyezik. Két vektor akkor ellentett vektor, ha hosszuk megegyezik, az irányuk pedig ellentétes. A vektor hossza a vektor abszolút értéke. A nulvektor abszolút értéke 0, iránya tetszőleges. 53. Hogyan definiáljuk két vektor összegét, ill. különbségét? Sorolja fel a vektorösszeadás tulajdonságait! [Legyen a két vektor A és b.] Vegyük fel a-t, és a végpontjából mérjük fel a b vektort. Az A vektor kezdőpontjából a b vektor végpontjába mutató vektor az (a +b) vektor, amely az összeg, vagy eredővektor. Az A és b vektorokkal megadott két eltolás egyetlen eltolással helyettesíthető: ezt az eltolást adja meg az (a +b) vektor. Két [egymással nem párhuzamos] vektor összege megadható az ún. paralelogramma szabállyal is: vegyük fel a két vektort közös kezdőponttal, végpontjaikon át húzzunk a másik vektorral párhuzamosokat. Ezek a párhuzamosok az adott vektorokkal együtt egy paralelogrammát határoznak meg. Az eredővektor a paralelogrammának az adott vektorok közös kezdőpontjából kiinduló átlója. A vektorok összeadása kommutatív: ez a paralelogramma szabállyal történő összegzésből nyilvánvaló. Több vektort úgy összegezhetünk, hogy egymáshoz csatlakozóan vesszük fel őket. Az összegvektor az elsőnek felvett vektor kezdőpontjából az utoljára felmért vektor végpontjába mutató vektor. A vektorok összeadása asszociatív is: (a +b) +c =a +(b +c) =a +b +c. Az a-b különbségvektor az a vektor, amelyhez a b vektort adva az a vektort kapjuk. Az (a -b) vektort úgy kapjuk meg, hogy a két vektort közös kezdőpontból vesszük fel; az (a -b) vektor a kivonandó végpontjából a kisebbítendő végpontjába mutató vektor. A vektorkivonás nem kommutatív [az (a -b és (b -a) vektorok ellentettvektorok]. 54. Mit értünk egy vektor számszorosán? epszilon*a [a vektor epszilonszorosa epszilon <>0-ra az a vektor, amelynek abszolútértéke az A vektor abszolútértékének abszolútérték epszilonszorosa, és iránya epszilon >0 esetén megegyezik az A vektor irányával. Epszilon <0 esetén pedig az a vektorral ellentétes irány. Ha epszilon =0, akkor epszilon*a =nulvektor. 79. Mik a bázisvektorok?Definiálja egy vektor koordinátáit az i,j egységvektorokkal megadott koordinátarendszerben! Ha felveszünk a síkon egy O pontot és a,b [nem párhuzamos] vektorokat, akkor a sík bármely P pontjához tartozik egy O-P helyvektor, mely egyértelmüen felbontható az a és b vektorokkal párhuzamos összetevőkre: O -P =k1*a +k2*b. A k1 és a k2 számokat úgy tekintjük, mint a O-P vektorhoz rendelt rendezett számpárt. Íly módon a helyvektorok és a rendezett számpárok között kölcsönösen egyértelmű megfeleltetés létesíthető. Ezzel a módszerrel a helyvektoroknak rendezett számpárokat feleltetünk meg. Az adott vektorokat bázisvektoroknak nevezzük, ha két adott vektor az i és j egységvektor, ahol i-t pozitív irányú 90 fokos elforgatás viszi át j-be. Az O-P helyvektort felbonthatjuk i és j irányú összetevőkre: O-P =k1*i +k2*j; k1 és k2 az O -P helyvektor koordinátái. A bázisvektorok a Descartes-féle koordinátarendszert állítják elő: az O pont a koordinátarendszer kezdőpontja, és az x tengely pozitív fele az i, az ipszilon tengely pozitív fele pedig a j irányba mutat. 80. Mit ért egy vektor abszolútértékén? Hogyan határozható meg egy vektor abszolútértéke a vektor koordinátái segítségével? Tetszőleges vektor abszolútértékén az adott vektor hosszát értjük. Vetítsük az adott 0-ból kiinduló v vektort az x koordinátatengelyre. az AOT derékszögü háromszög befogóinak hossza a vektor koordinátáinak abszolútértékével, az átfogó hossza pedig a vektor abszolútértékével egyenlő. A Pitagoras-tételt felírva: |v| =`(v1^2 +v2^2), vagyis egy vektor abszolútértéke egyenlő az a koordinátái négyzetösszegéből vont négyzetgyökkel. a kapott összefüggés akkor is érvényes, ha a vektor valamelyik tengellyel párhuzamos, pl.: |v| =`(0^2 +v2^2) =|v2|. 81. Mit ért két vektor skaláris szorzatán? Mi annak szükséges és elégséges feltétele, hogy két vektor skaláris szorzata zérus legyen? Az A és b vektor skaláris szorzata: a*b =|a|*|b|*cos(epszilon) Ahol epszilon a két vektor hajlásszögét jelöli, vagyis 0 <=epszilon <=180 fok. Ha epszilon <90 fok [vagyis hegyes szög], akkor (a*b) pozitív. Ha epszilon >90 fok [vagyis tompa szög], akkor (a*b) negatív. Ha a két vektor közt a nulvektor is szerepel, akkor a hajlásszög nincs egyértelműen meghatározva, de a nul vektor abszolútértéke 0, ezért a szorzat ekkor 0. Ezek szerint a skaláris szorzat mindig egyértelműen meghatározott. Ha A merőleges b-re, akkor a*b =|a|*|b|*cos(90) =|a|*|b|*0 =0, vagyis a skaláris szorzatok 0. Megfordítva: ha (a*b =0), és az (a*b) vektorok egyike sem 0, akkor (|a| <>0), és (|b| <>0), így (a*b =|a|*|b|*cos(epszilon) =0) csak úgy állhat fenn, ha (cos(epszilon) =0), tehát A merőleges b-re. Eszerint két vektor skaláris szorzata akkor és csak akkor 0, ha a két vektor merőleges egymásra. [a nulvektort úgy tekintjük, hogy minden vektorra merőleges.] A skaláris szorzat definíciójából nyílvánvaló, hogy a skaláris szorzat kommutatív: a*b =b*a. Az ((a*b)*c) egy c irányvektor, az (a*(b*c)) pedig egy A irányvektor, a skaláris szorzat tehát nem asszociatív. 82. Bizonyítsa be, hogy minden (a*b*c) vektor esetében ((a +b)*c =a*c +b*c), vagyis két vektor összegének egy harmadik vektorral való skaláris szorzata széttagolható! Ha (c =0), akkor ((a +b)*nulvektor =0), (a*nulvektor +b*nulvektor =0), tehát igaz az állítás. Ha (c nem =0), akkor vegyük a c-vel azonos irányú e egységvektort, ekkor (c =|c|*e). Így elegendő az ((a +b)*e =a*e +b*e) állítást belátnunk ([zt abszolútérték c-vel beszorozva az eredeti állítást kapjuk]. A skaláris szorzat definíciója alapján könnyen beláthatjuk, hogy egy vektornak és egy egységvektornak a skaláris szorzata a vektornak az egységvektor egyenesén lévő előjeles vetületét adja [ez a skalárvetület]. Adott az e egységvektor. Vegyük fel az a,b vektorokat, összegük: a +b. Képezzük ezeknek az e egyenesére vonatkozó skalárvetületét. Az összeg skalárvetülete =a tagok skalárvetületeinek összegével: (a +b)*e =a*e +b*e. 83. Fejezze ki két vektor skaláris szorzatát a vektorok koordinátáinak segítségével! Két koordinátáival adott vektor, a (a1,a2) és b (b1,b2) skaláris szorzata: a*b =a1*b1 +a2*b2. bizonyítás: a =a1*i +a2*j, b =b1*i +b2*j, a*b =(a1*i +a2*i)*(b1*i +b2*i). A disztributív tulajdonság alapján a szorzás tagonként végezhető: a*b =a1*b1*i^2 +a1*b2*i*j +a2*b1*j*i +a2*b2*j^2, i*j =j*i =0, mivel i és j merőlegesek egymásra. i^2 =|i|*|i|*cos(0) =1. Hasonlóan (j^2) is 1-gyel egyenlő. Így a*b =a1*b1*1 +a2*b2*1, amigől a*b =a1*b1 +a2*b2, ezt akartuk bizonyítani. Tehát két vektor skaláris szorzata megfelelő koordinátái szorzatának összege.