Векторная алгебра
2.1 Даны векторы (1; 2; 3),
(-1; 0; 3),
(2; 1; -1) и
(3; 2; 2) в некотором базисе. Показать, что векторы
,
и
образуют базис и найти координаты вектора
в этом базисе.
Решение. Векторы образуют базис, если они линейно независимы, другими словами, если уравнения, входящие в систему:
линейно независимы.
Тогда .
Это условие выполняется, если определитель матрицы системы отличен от нуля.
Для решения этой системы воспользуемся методом Крамера.
D1 =
;
D2 =
D3 =
Итого, координаты вектора в базисе
,
,
:
= { -1/4, 7/4, 5/2}.
2.2 Найти (5 + 3
)(2
-
), если
Решение.
10 ×
- 5
×
+ 6
×
- 3
×
= 10
,
т.к. .
2.3 Найти угол между векторами и
, если
.
Решение.
= (1, 2, 3),
= (6, 4, -2)
×
= 6 + 8 – 6 = 8:
.
cosj =
2.4 Найти векторное произведение векторов и
.
Решение.
= (2, 5, 1);
= (1, 2, -3)
.
2.5 Вычислить площадь треугольника с вершинами А(2, 2, 2), В(4, 0, 3), С(0, 1, 0).
Решение.
2.6 Найти площадь параллелограмма, построенного на векторах , если
Решение.
(ед2).
2.7 Доказать, что точки А(5; 7; 2), B(3; 1; -1), C(9; 4; -4), D(1; 5; 0) лежат в одной плоскости.
Решение.
Найдем координаты векторов:
Найдем смешанное произведение полученных векторов:
,
Таким образом, полученные выше векторы компланарны, следовательно точки A, B, C и D лежат в одной плоскости.
2.8 Найти объем пирамиды и длину высоты, опущенной на грань BCD, если вершины имеют координаты A(0;0;1), B(2;3;5), C(6;2;3), D(3;7;2).
Решение.
Найдем координаты векторов:
Объем пирамиды
Для нахождения длины высоты пирамиды найдем сначала площадь основания BCD.
Sосн = (ед2)
Т.к. V = ;
(ед)
2.9. Найти координаты вектора в пространстве R3 -- трехмерном векторном пространстве, в новом базисе
,
,
Решение.
Выпишем матрицу перехода, ее столбцы -- это координаты новых базисных векторов
Пусть - координатный столбец вектора
в новом базисе. Тогда
, откуда
Находим определитель
Находим алгебраические дополнения и обратную матрицу
.
Находим координаты вектора .
Таким образом, новые координаты вектора :
,
Тот же самый результат можно было получить, записав систему уравнений
Решив эту систему, например, методом Гаусса, найдем новые координаты .