Решение. Векторное и смешанное произведения векторов
Векторное и смешанное произведения векторов.
Три некомпланарных вектора взятые в указанном порядке и приложенных в одной точке называются тройкой векторов .
Если при наблюдении из конца вектора кратчайший поворот от к происходит против часовой стрелки, то тройка векторов называется правой, если указанный поворот совершается по часовой стрелке, тройка называется левой.
правая тройка левая тройка
Векторным произведением векторов и называется вектор , обозначаемый , который удовлетворяет следующим трём условиям:
1.
2.
3. образуют правую тройку векторов.
Свойства векторного произведения:
Если векторы и заданы своими координатами: и ,
то их векторное произведение может быть вычислено по формуле .
Пример 1. Даны векторы Найти координаты векторного произведения
Решение.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Векторное и смешанное произведения векторов. Стр. 1
Геометрический смысл векторного произведения. Площадь S параллелограмма, построенного на векторах и , имеющих общее начало, вычисляется по формуле: .
Площадь треугольника соответственно:
Пример 2. Вершины треугольника находятся в точках A(1;1;3), B(3;-1;6); С(5;1;-3). Вычислить его площадь.
Решение. Выберем два вектора, выходящих из одной вершины. Например, и . Определим координаты выбранных векторов:
; .
Вычислим векторное произведение найденных векторов:
Найдём модуль полученного вектора:
.
Тогда площадь треугольника равна (кв.ед.).
Механический смысл векторного произведения. Вращающий момент силы , приложенной к точке B тела, закреплённого в точке A, вычисляется по формуле .
Пример 3. Точка N(2,3,4) твёрдого тела закреплена. В точке Q(0,3,4) приложена сила . Найти момент силы относительно точки N.
Решение. Момент силы можно вычислить с помощью формулы .
Определим координаты вектора : . Тогда вращающий момент равен .
С помощью векторного произведения можно найти: 1) вектор, который перпендикулярен двум данным векторам; 2) площадь параллелограмма (треугольника); 3) вращающий момент силы.
Смешанным произведением векторов называется число, которое вычисляется по формуле
Свойства смешанного произведения:
(признак компланарности)
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Векторное и смешанное произведения векторов. Стр. 2
Если векторы , и заданы своими координатами: , , , то их смешанное произведение может быть вычислено по формуле
Геометрический смысл смешанного произведения. Объём параллелепипеда, построенного на векторах равен: .
Объём пирамиды: .
Пример 4. Найти объём параллелепипеда, построенного на векторах .
Решение. Вычислим смешанное произведение векторов:
Тогда объём параллелепипеда равен (куб.ед.).
С помощью смешанного произведения можно: 1) вычислить объём параллелепипеда (пирамиды); 2) выяснить, являются ли векторы компланарными.