Смешанное произведение векторов в координатах ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Способ расчёта смешанного произведения векторов чисто алгебраический: Смешанное произведение векторов , заданных в ортонормированном базисе правой ориентации, выражается формулой: Определение, строго говоря, неполное, но в теоретические тонкости вникать не будем, правая ориентация базиса – это его «нормальная» ориентация, в которой мы будем решать практические задачи. Вполне достаточно. В различных источниках на ваши головы выльют тонны различных свойств смешанного произведения. С практической точки зрения считаю важным отметить лишь некоторые вещи: Как и для векторного произведения, координаты векторов следует «укладывать» в определитель в строгом порядке. Если в смешанном произведении выбрать два вектора (любых) и переставить их местами, то нужно переставить и соответствующие строки определителя. А по свойству определителя, при перестановке двух строк он меняет знак. Таким образом, при перестановке любых двух векторов смешанное произведение меняет знак. Следует отметить, что координаты векторов не обязательно записывать в строки, их можно записать и в столбцы – слева направо, и тоже в строгом порядке: Значение определителя от этого не изменится (см. статью Свойства определителя и понижение его порядка). Дело вкуса. Второй важный момент касается компланарности векторов. Как уже отмечалось, если векторы компланарны, то Такое задание уже было! В конце урока Линейная (не) зависимость векторов. Базис векторов мы разбирали задачу «доказать, что три вектора образуют базис пространства», где рассчитывали определитель третьего порядка и получали некоторое число. Так вот: по сути – мы находили смешанное произведение трёх векторов. И с геометрической точки зрения полученное число по модулю равнялось объёму параллелепипеда, построенного на данных векторах! Ну, а если получался ноль, то делали вывод, что векторы компланарны и базиса не образуют. Закидываем остатки Буратино в огонь: Пример 11 Даны векторы . Вычислить: Решение: Всё быстро и просто: а) По формуле смешанного произведения: б) Объём параллелепипеда, построенного на векторах , равен модулю смешанного произведения данных векторов: в) Вычислим объём тетраэдра, построенного на данных векторах: Ответ: В пункте а) тоже можно было добавить размерность «кубические единицы», но здесь к объёму добавляется знак «минус», поэтому смотреться будет всё-таки не очень. На практике, по моей субъективной оценке, в 95-99% случаев требуется вычислить объём треугольной пирамиды: Пример 12 Вычислить объём треугольной пирамиды, если даны её вершины Решение: Чайникам рекомендую выполнить схематический рисунок пирамидки, чтобы лучше понять суть проводимых действий. Сначала найдём векторы: Вычислим смешанное произведение: Вычислим объём треугольной пирамиды : Ответ: Рассмотренная задача имеет не единственное решение, можно было взять и другую группу векторов, начиная движуху от любой другой вершины пирамиды. Чем-то похоже на задачу предыдущей части урока о площади треугольника. Объём тетраэдра – хит смешанного произведения, поэтому заключительный счастливый номер пусть будет таким же: Пример 13 Вычислить объём пирамиды, заданной вершинами Это пример для самостоятельного решения. В образце решения рассмотрены векторы, отложенные от «традиционной» точки . Остались только веселящие душу угольки, и в заключение хочу добавить, что в общем виде смешанное произведение векторов определено в аффинной системе координат. Более подробную информацию и формулы можно почерпнуть у тандема Атанасяна-Базылева. Любите векторы, и векторы полюбят вас! Пример 2:Решение: По соответствующей формуле: Пример 5:Решение: Пример 7:Решение: 1) Найдём векторное произведение: Пример 9:Решение: Найдём вектор: Пример 13:Решение: Найдём векторы:
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|