Как найти векторы в правильном шестиугольнике

Задача 53595 ABCDEF — правильный шестиугольник, АВ =.

Условие

ABCDEF — правильный шестиугольник, АВ = р, ВС = q. Выразить через р и q векторы CD, DE, EF, FA, АС, AD, АЕ.

Решение

1)
vector=-vector=-vector

2)
vector=-vector=-vector
3)
vector+vector+vector =vector
vector=2 vector =2 vector

vector =vector-vector-vector=2 vector -vector-vector= vector -vector= vector -vector

4)
vector+vector+vector =vector
vector=2 vector=2 vector

vector=vector-vector-vector =2 vector-vector-vector =vector-vector =vector

-vector

vector =-vector можно и так

5)
vector=2 vector =2 vector

6)
vector+vector=vector
vector =vector

+vector

Элементы векторной алгебры. Понятия связанного и свободного векторов

Содержание:

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по математике:

Рассмотрим две точки А и В. По соединяющему их отрезку можно перемешаться в любом из двух противоположных направлений. Если считать, например, точку А начальной, а точку В конечной, то тогда получаем направленный отрезок АВ, в другом случае — направленный отрезок В А. Направленные отрезки часто называют связанными или закрещенными векторами.

На чертеже заданное направление указывается стрелкой (рис. 1). Рис.3 Рис. 1 В случае, когда начальная и конечная точки совпадают, А = В, связанный вектор называется нулевым. Определение. Будем говорить, что связанные векторы АВ и CD равны, если середины отрезков AD и ВС совпадают (рис.2). Обозначение: А В = CD. ЭЛЕМЕНТЫ ВЕКТОРНОЙ АЛГЕБРЫ.

Понятия связанного и свободного векторов

Линейные операции над векторами. Умножение вектора на число Заметим, что в случае, когда точки А, В, С и D не лежат на одной прямой, это равносильно тому, что четырехугольник ABCD — параллелограмм. Ясно, что равные связанные векторы имеют равные длины. Пример. Рассмотрим квадрат и выберем векторы, как указано на рис.3. Векторы АВ и DC равны, а векторы ВС и DA не равны, р Укажем некоторые свойства равных связанных векторов: 1.

Каждый связанный вектор равен самому себе: АВ = АВ. Если Пусть АВ — заданный связанный вектор и С — произвольная точка. Ясно, что, опираясь на определение, всегда можно построить точку D так, чтобы CD = АВ. Тем самым, от каждой точки можно отложить связанный вектор, равный исходному (рис.5). Мы будем рассматривать свободные векторы, т. е. такие векторы, начальную точку которых можно выбирать произвольно, или, что то же самое, которые можно произвольно переносить параллельно самим себе.

Ясно, что свободный вектор А В однозначно определяется заданием связанного вектора АВ. Если в качестве начальных выбирать лишь те точки, которые лежат на прямой, определяемой заданным (ненулевым) связанным вектором, то мы приходим к понятию скользящего вектора (рис. 6). Рис. 6 Рис. 4 Связанные и скользящие векторы широко используются п теоретической механике.

Для обозначения свободных векторов будем пользоваться полужирными строчными латинскими буквами — а, Ь, с. ; нулевой вектор обозначается через 0.

Пусть заданы вектор а и точка А. Существует ровно одна точка В, для которой & АВ = а (рис.7). Операция построения связанного вектора АВ, для кото- РИС 7 рого выполняется это равенство, называется откладыванием свободного вектора а от точки А. Заметим, что связанные векторы, получаемые в результате описанной операции откладывания,равнымеждусобойи,значит,имеютодинаковуюдлину. Этопозволяет ввести длину свободного вектора а, которую мы будем обозначать символом |а|.

Длина нулевого вектора равна нулю. Если а = Ь, то |а| = |Ь|; обратное неверно. §2. Линейные операции над векторами 2.1. Сложение векторов Пусть заданы два вектора а и Ь. Возьмем какую-нибудь точку О и отложим от нее вектор a: OA = а. От полученной точки А отложим вектор I»: АВ = Ь. Полученный в результате вектор оЪ называется суммой векторов а и b и обозначается через а + Ь (рис. 8). Этот способ построения суммы векторов называется правилом треугольника.

Нетрудно заметить, что сложение векторов коммутативно, т. е. для любых векторов а и b справедливо равенство (рис.9). Если отложить векторы а и I» от обшей точки О и построить на них как на сторонах параллелограмм, то вектор ОЙ, идущий из общего начала О в противоположную вершину параллелограмма, будет их суммой а + Ь (или b + а) (рис. 10). Этот способ построения суммы векторов называется правилом параллелограмма. Рис.9 Рис. ю ЭЛЕМЕНТЫ ВЕКТОРНОЙ АЛГЕБРЫ.

Линейные операции над векторами

Умножение вектора на число Пусть заданы три вектора, например, a, b и с. Отложим от произвольной точки О вектор a: OA = а; от полученной точки А отложим вектор b: АВ = Ь; отточки В — вектор с: ВС = с (рис. 11). По определению суммы оЪ = а + b и ОС = (а + Ь) + с (рис. 12). С другой стороны, ЛС = b + с и, значит, О? = а + (Ь + с) (рис. 13). Тем самым, для любых векторов a, b и с выполняется равенство т. е. сложение векторов ассоциативно. Опуская скобки, можно говорить о сумме трех векторов и записывать ее так: Рис. 12

Аналогично определяется сумма любого числа векторов: это есть вектор, который замыкает ломаную, построенную из заданных векторов. На рис. 14 показан», как построить сумму семи векторов: Приведенный способ сложения произвольного числа векторов называется правилом замыкающего ломаную. Пример. Найти сумму векторов, идущих из центра правильного шестиугольника в его вершины. По правилу замыкающего ломаную получаем (рис. 15). Рис. 15 2.2.

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Умножение вектора на число Определение. Свободные векторы а и Ь называются коллинеарными, если определяющие их связанные векторы лежат на параллельных или на совпадающих прямых (рис. 16). Обозначение: а |) Ь. Замечание. И э определения следует, чтоесли хотя бы один из векторов а и Ь нулевой, то они коллинсарны. Если отложить К9ллинеарн<>1е векторы а и Ь от обшей точки О, OA = a, OB — I), то точки О, A w В будут лежать на одной прямой.

При этом возможны два случая: точки

А и Я располагаются на этой прямой: 1) по одну сторону от точки О, А 2) по разные стороны (рис. 17). В первом случае векторы а и b называются одинаково направленными, а во втором — противоположно направленными. Если векторы имеют равные длины и одинаково направлены, то они равны. Пусть а — вектор, Л — вещественное число.

Определение. Произведением вектора а на число А называется вектор 1> такой, что 2) векторы а и b одинаково (соответственно, противоположно) направлены, если А > 0 (соответственно, А 0). Обозначение: b = Аа. При Л = 0 положим Ла = О. Таким образом, векторы а и b = Аа коллинеарны по определению. Верной обратное: если векторы а (и Ф 0) и b коллинеарны, то можно найти число А такое, что 1х = Аа. Укажем основные свойства этой операции умножения вектора на число:

ЭЛЕМЕНТЫ ВЕКТОРНОЙ АЛГЕБРЫ. Понятия связанного и свободного векторов. Линейные операции над векторами. Умножение вектора на число (здесь А и ц — любые действительные числа, н и I) — произвольные векторы). Определение. Вектор, длина которого равна единице, называется единичным вектором, или ортом, и обозначается а0 (читается: а с нуликом), |а°| = 1. Если а Ф 0, то вектор есть единичный вектор (орт) направления вектора а (рис. 18).

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Дан правильный шестиугольник ABCDEF. Выразите векторы ВС и BD через векторы АВ = а и AF = b.

Ваш ответ

решение вопроса

Похожие вопросы

  • Все категории
  • экономические 43,277
  • гуманитарные 33,618
  • юридические 17,900
  • школьный раздел 606,929
  • разное 16,829

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

источники:

http://natalibrilenova.ru/elementyi-vektornoj-algebryi-ponyatiya-svyazannogo-i-svobodnogo-vektorov/

http://www.soloby.ru/706064/%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D1%88%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%83%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D0%BA-abcdef-%D0%B2%D1%8B%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B8%D1%82%D0%B5-%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B-%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B

$begingroup$

This is a regular hexagon. I am supposed to find CD. I failed. I don’t know how this happened.enter image description here

asked Dec 29, 2014 at 16:11

Homer's user avatar

$endgroup$

0

$begingroup$

Hint: For your regular hexagon, $vec{AD}=2vec{FE}$

answered Dec 29, 2014 at 16:33

paw88789's user avatar

paw88789paw88789

39k2 gold badges32 silver badges69 bronze badges

$endgroup$

2

$begingroup$

For one thing, $DE + EF + FA + AC = DC$, not $CD$.

answered Dec 29, 2014 at 16:16

Robert Israel's user avatar

Robert IsraelRobert Israel

432k26 gold badges324 silver badges632 bronze badges

$endgroup$

3

You must log in to answer this question.

Not the answer you’re looking for? Browse other questions tagged

.

План урока:

Понятие векторов в пространстве

Операции над векторами

Компланарные векторы

Разложение вектора на некомпланарные вектора

Понятие вектора в пространстве

Напомним, что в курсе планиметрии мы уже подробно изучали вектора и действия с ними. При этом предполагалось, что все вектора располагаются в одной плоскости. Однако можно расширить понятие вектора так, чтобы они использовались и в стереометрии. В таком случае вектора уже могут располагаться в различных плоскостях.

Начнем с определения вектора:

1 vektora v prostranstve

Конец вектора обозначают с помощью стрелки. Посмотрим на рисунок:

2 vektora v prostranstve

Здесь показаны сразу три вектора:

У вектора АВ начало находится в точке А, а конец – в точке В. Аналогично у вектора Сточка С – это начало, а – это конец. В обоих случаях начало и конец – это различные точки, поэтому АВ и CD именуют ненулевыми векторами. Если же начало и конец находятся в одной точке, например в Т, то получается нулевой вектор ТТ. Всякую точку в пространстве можно рассматривать как нулевой вектор:

3 vektora v prostranstve

Длина вектора АВ – это длина соответствующего ему отрезка АВ. Для обозначения длины используют квадратные скобки:

4 vektora v prostranstve

Естественно, что нулевой вектор имеет нулевую длину.

Далее напомним понятие коллинеарных векторов:

5 vektora v prostranstve

Коллинеарные вектора могут быть либо сонаправленными, либо противоположно направленными. Сонаправленные вектора находятся на сонаправленных лучах. Рассмотрим пример с кубом:

6 vektora v prostranstve

Здесь показаны вектора AD и ВС. Они сонаправленные, этот факт записывается так:

7 vektora v prostranstve

Вектора AD и FE располагаются на скрещивающихся прямых, поэтому они не коллинеарны. Их нельзя считать ни сонаправленными, ни противоположно направленными.

Сонаправленные вектора, имеющие одинаковую длину, именуются равными.

8 vektora v prostranstve

Рассмотрим несколько простейших задач.

Задание. В прямоугольном параллелепипеде АВСDA1B1C1D1 известны три его измерения:

9 vektora v prostranstve

Решение. Для нахождения длин этих векторов достаточно вычислить длину отрезков СВ, DB и DB1. Проще всего вычислить СВ, ведь отрезки СВ и AD одинаковы как стороны прямоугольника АВCD:

10 vektora v prostranstve

Задание. На рисунке показан правильный тетраэдр АВСD. Точки M, N, P и Q являются серединами тех сторон, на которых они располагаются. Какие вектора из отмеченных на рисунке равны между собой?

11 vektora v prostranstve

Решение. Легко заметить, что вектора DP и PC находятся на одной прямой DC и сонаправлены, при этом их длина одинакова, ведь Р – середина DC. Тогда эти вектора по определению равны:

12 vektora v prostranstve

Вектора АМ и МВ также коллинеарны и имеют одинаковую длину, но они противоположно направлены, а потому равными не являются.

Теперь заметим, что отрезки MN, MQ, PQ и NP – это средние линии в ABD, АВС, BCD и ACD соответственно. По свойству средней линии получаем, что MN||BD, PQ||BD, MQ||АС и NP||АС. Отсюда по свойству транзитивности параллельности получаем, что MN||PQ и MQ||NP. Это значит, что четырехугольник MQPN – это параллелограмм, а у него противоположные стороны одинаковы:

13 vektora v prostranstve

Операции над векторами

Правила сложения векторов в стереометрии не отличаются от правил в планиметрии. Пусть надо сложить два вектора, а и b. Для этого отложим вектор а от какой-нибудь точки А, тогда его конец окажется в некоторой точке В. Далее от В отложим вектор b, его конец попадет в какую-то точку С. Тогда вектор АС как раз и будет суммой и b:

14 vektora v prostranstve

Такой метод сложения векторов именуется правилом треугольника. Если нужно сложить больше двух векторов, то используют правило многоугольника. В этом случае необходимо каждый следующий вектор откладывать от конца предыдущего. При этом в стереометрии вектора могут располагаться в различных плоскостях, то есть они на самом деле многоугольник не образуют:

15 vektora v prostranstve

Напомним, что в планиметрии существовали так называемые противоположные вектора. Есть они и в стереометрии:

16 vektora v prostranstve

Главное свойство противоположных векторов заключается в том, что в сумме они дают нулевой вектор:

17 vektora v prostranstve

Заметим, что для получения противоположного вектора достаточно поменять его начало и конец, то есть в записи вектора обозначающие его буквы надо просто записать в обратном порядке:

18 vektora v prostranstve

помощью противоположного вектора легко определить операцию вычитания векторов. Чтобы из вектора а вычесть вектор b, надо всего лишь прибавить к a вектор, противоположный b:

19 vektora v prostranstve

Далее рассмотрим умножение вектора на число. Пусть вектор а умножается на число k. В результате получается новый вектор b, причем

1) b и будут коллинеарными векторами;

2) будет в раз длиннее, чем вектор a.

Если k – положительное число, то вектора и будут сонаправленными. Если же k< 0, то и будут направлены противоположно.

Уточним, что если |k| < 1, то фактически b будет не длиннее, а короче вектора a. Наконец, если k = 0, то и будет иметь нулевую длину, то есть окажется нулевым вектором.

20 vektora v prostranstve

Задание. Дан параллелепипед АВСDА1В1С1D1. Постройте вектор, который будет являться суммой векторов:

21 vektora v prostranstve

Решение. В каждом случае необходимо заменить один из векторов в сумме на другой равный ему вектор так, чтобы можно было применить правило треугольника.

В задании а) вектор А1Dзаменить равным ему вектором ВС. В итоге получится вектор АС.

В задании б) заменяем АDна вектор ВС1. Также можно было бы заменить АВ на D1C1. В обоих случаях сумма окажется равной АС1.

В задании в) удобно DA заменить на C1В1, тогда искомой суммой будет вектор С1В.

В задании г) производим замену DDна равный ему вектор BB1. Тогда сумма DB и BB1– это вектор DB1.

В задании д) необходимо заменить ВС на В1С1. В итоге получаем вектор DC:

22 vektora v prostranstve

Задание. В пространстве отмечены точки А, В, С и D. Выразите вектор АВ через вектора:

23 vektora v prostranstve

Решение. В случае а) сначала запишем очевидное равенство векторов, вытекающее из правило многоугольника:

24 vektora v prostranstve

Обратите внимание, что здесь у каждого следующего слагаемого начальная точка совпадает с конечной точкой предыдущего слагаемого, поэтому равенство и справедливо:

Однако по условию а) нам надо использовать другие вектора для выражения АВ. Мы можем просто заменить вектора CD и DB на противоположные:

Теперь можно составить и выражение для АВ:

Аналогично решаем и задания б) и в):

Задание. Р – вершина правильной шестиугольной пирамиды. Докажите, что сумма векторов, совпадающих с ребрами этой пирамиды и начинающихся в точке Р, в точности равна сумме векторов, которые совпадают с апофемами пирамиды и при этом также начинаются в точке Р.

Решение. Обозначим вершины буквами А1, А2, … А6, а середины сторон шестиугольника, лежащего в основании, буквами Н1, Н2, … Н6, как это показано на рисунке:

26 vektora v prostranstve

Нам надо показать, что сумма красных векторов равна сумме черных векторов:

27 vektora v prostranstve

Теперь отдельно построим правильный шестиугольник, лежащий, в основании пирамиды:

28 vektora v prostranstve

Ясно, что вектора, образованные сторонами этого шестиугольника, в сумме дают нулевой вектор (по правилу многоугольника):

29 vektora v prostranstve

Так как точки Н1, Н2, … Н6 – середины сторона, то вектора Н6А6, Н5А5,…Н1А1 будут вдвое короче векторов А1А6, А6А5, … А2А1. При этом они находятся на одних прямых, поэтому справедливы равенства:

30 vektora v prostranstve

Таким образом нам удалось из верного равенства (3) доказать (2), из которого в свою очередь следует справедливость и (1), ч. т. д.

Задание. Упростите выражения:

31 vektora v prostranstve

Решение. Здесь надо просто применить законы сложения и умножения векторов, как это делалось и в курсе планиметрии. Сначала раскрываем скобки, а потом приводим подобные слагаемые:

32 vektora v prostranstve

Компланарные векторы

Если мы отложим несколько векторов от одной точки, то они либо будут находиться в одной плос-ти, либо располагаться в различных плос-тях. В первом случае их именуют компланарными векторами, а во втором – некомпланарными.

33 vektora v prostranstve

Любые два вектора будут компланарны, ведь при их откладывании от одной точки мы получаем две пересекающихся прямых, а через них всегда можно провести плос-ть. Однако если векторов более двух, то они могут быть как компланарны, так и некомпланарны.

Рассмотрим для примера параллелепипед:

34 vektora v prostranstve

Здесь вектора АС, АВ и АD компланарны, так как все они принадлежат одной грани (то есть плос-ти) АВСD. А вектора АВ, АD и ААнекомпланарны, ведь через них нельзя провести одну плос-ть.

Очевидно, что если из трех векторов любые два коллинеарны, то вся тройка векторов компланарна, ведь при откладывании векторов от одной точки коллинеарные вектора окажутся на одной прямой.

Существует признак компланарности векторов:

35 vektora v prostranstve

Напомним, что подразумевается под разложением вектора. Пусть есть вектора а, b и c. Если существуют такие числах и y, при которых выполняется равенство

36 vektora v prostranstve

то говорят, что вектор с разложен по векторам а и b, причем числа xи y называются коэффициентами разложения.

Докажем сформулированный признак. Пусть есть три вектора а, b и c, а также числа xи y, такие, что

37 vektora v prostranstve

Эти вектора находятся в одной плос-ти ОАВ. Теперь от той же точки О отложим вектора ха и уb, концы которых окажутся в точках А1 и В1:

38 vektora v prostranstve

Естественно, что вектора ОА1 и ОВ1 также окажутся в плос-ти ОАВ. Тогда и их сумма будет принадлежать этой плос-ти, а эта сумма как раз и есть вектор с:

39 vektora v prostranstve

В итоге получили, что а, b и с располагаются в одной плос-ти, то есть они компланарны.

Справедливо и обратное утверждение. Если вектора а, b и с компланарны, но а и b неколлинеарны, то вектор с можно разложить на вектора a и b. Это утверждение прямо следует из изученной в 9 классе теоремы о разложении векторов. Важно отметить, что коэффициенты такого разложения определяются однозначно.

Для сложения тройки некомпланарных векторов можно применить так называемое правило параллелепипеда. Если есть три некомпланарных вектора, то можно отложить их от одной точки О и далее построить параллелепипед, в котором эти вектора будут ребрами. Тогда диагональ этого параллелепипеда, выходящая из точки О, и будет суммой этих трех векторов:

40 vektora v prostranstve

Разложение вектора на некомпланарные вектора

Иногда вектор можно разложить не на два, а на три вектора. Выглядит такое разложение так:

41 vektora v prostranstve

Для доказательства рассмотрим три некомпланарных вектора а, bи c, а также произвольный вектор р. Отложим их от одной точки О. Обозначим концы этих векторов большими буквами А, В, С и Р:

42 vektora v prostranstve

Через ОВ и ОА можно провести некоторую плос-ть α. Точка С ей принадлежать не может, ведь ОА, ОВ и ОС – некомпланарные вектора. Проведем через Р прямую, параллельную ОС. Так как ОС пересекает α, то и параллельная ей прямая также пересечет α в некоторой точке Р1. (Примечание. Если Р принадлежит α, то точки Р и Р1 совпадут, то есть вектор Р1Р будет нулевым).

Далее через точку Р1 в плос-ти α проведем прямую, параллельную ОВ, которая пересечет ОА в точке Р2. Заметим, что вектор ОР2 находится на той же прямой, что и вектор ОА, то есть они коллинеарны, поэтому существует такое число х, что

43 vektora v prostranstve

Итак, мы показали, что у произвольного вектора p есть разложение на заранее заданные некомпланарные вектора. Осталось показать, что существует только одно такое разложение. Докажем это методом от противного. Пусть есть второе разложение с другими коэффициентами х1, у1 и z1:

44 vektora v prostranstve

В правой части находятся три вектора, которые в сумме нулевой вектор. По правилу сложения векторов это означает, что эти вектора образуют треугольник, то есть находятся в одной плос-ти:

45 vektora v prostranstve

Значит, они компланарны. Тогда компланарны и вектора a, b и с, что противоречит условию теоремы. Значит, второго разложения р на заданные некомпланарные векторы не существует, ч. т. д.

Задание. АВСD и А1В1С1D1 – параллелограммы, располагающиеся в разных плос-тях. Докажите, что тройка векторов ВВ1, СС1 и DD1 компланарна.

Решение. Сначала построим рисунок по условию задачи:

46 vektora v prostranstve

Для доказательства используем признак компланарности векторов. Для этого надо один из векторов, отмеченных на рисунке красным, разложить на два других вектора.

47 vektora v prostranstve

В результате нам удалось разложить СС1 на вектора BBи CC1. Значит, эти три вектора коллинеарны.

Задание. В параллелепипеде АВСDA1B1C1Dзапишите разложение вектора BD1 по векторам ВА, ВС и ВВ1.

48 vektora v prostranstve

Решение. Сначала представим вектор BD1 как сумму трех векторов:

49 vektora v prostranstve

Теперь заметим, что вектора С1Dи ВА соответствуют ребрам параллелепипеда. Эти ребра одинаковы по длине и параллельны, поэтому и вектора будут равными. Аналогично равны вектора СС1 и ВВ1:

50 vektora v prostranstve

Задание. АВСD – тетраэдр, а точка К делит его ребро ВС пополам. Разложите вектор DK по векторам DA, AB и AC.

51 vektora v prostranstve

Решение. Сначала запишем очевидное выражение для вектора DK:

52 vektora v prostranstve

Задание. В точке М пересекаются медианы треугольника АВС, а О – произвольная точка в пространстве. Разложите вектор ОМ по векторам ОА, ОВ и ОС.

Решение. Медиану, проходящую через точку А, мы обозначим как АА1, то есть А1 – это середина отрезка ВС. Также буквой К обозначим середину ОВ:

53 vektora v prostranstve

Сначала разложим вектор ОА1 на ОВ и ОС. Это можно сделать, ведь они компланарны. КА1 – это средняя линия ∆ОСВ, поэтому КА1||ОС и КА1 вдвое короче ОС. Это значит, что

54 vektora v prostranstve

Так как АА1 – медиана, то точка М делит ее в отношении 2:1. Отсюда вытекает следующее соотношение:

55 vektora v prostranstve

Только что решенная задача может быть использована и при решении другого, более сложного задания.

Задание. Докажите, что в параллелепипеде АВС1В1С1Dплос-ти А1ВD и СB1D1 делят диагональ АС1 на три равных отрезка.

56 vektora v prostranstve

Решение. Обозначим точкой K точку пересечения медиан ∆А1ВD. Тогда по формуле, выведенной в предыдущей задаче, мы получаем, что

57 vektora v prostranstve

Это соотношение означает, что вектора АК и АС1 коллинеарны, поэтому они располагаются на одной прямой (они не могут находиться на параллельных прямых, ведь у них есть общая точка А). Значит, точка K принадлежит диагонали АС1, и отрезок АК втрое короче диагонали.

Аналогично можно показать, что и

58 vektora v prostranstve

Из этого также вытекает, что М принадлежит диагонали АС1, и МС1 втрое короче АС1. Значит, точки М и К делят диагональ на три равных отрезка, ч. т. д.

Сегодня мы расширили понятие векторов и научились их применять не только в планиметрических, но и в стереометрических задачах. При сохраняются все правила, по которым выполняются действия над векторами. Также в стереометрии появляется новое понятие компланарных и некомпланарых векторов.

6. Геометрия на плоскости (планиметрия). Часть II


1. Вспоминай формулы по каждой теме


2. Решай новые задачи каждый день


3. Вдумчиво разбирай решения

Векторы: правила сложения и вычитания (страница 2)

Вектор (overrightarrow{AB}) можно рассматривать как перемещение точки из положения (A) (начало движения) в положение (B) (конец движения). То есть траектория движения в этом случае не важна, важны только начало и конец!

(blacktriangleright) Два вектора коллинеарны, если они лежат на одной прямой или на двух параллельных прямых.
В противном случае векторы называются неколлинеарными.

(blacktriangleright) Два коллинеарных вектора называются сонаправленными, если их направления совпадают.
Если их направления противоположны, то они называются противоположно направленными.

Правила сложения коллинеарных векторов:

(blacktriangleright) Для того, чтобы сложить два сонаправленных вектора, можно отложить второй вектор от конца первого. Тогда их сумма – вектор, начало которого совпадает с началом первого вектора, а конец – с концом второго (рис. 1).

(blacktriangleright) Для того, чтобы сложить два противоположно направленных вектора, можно отложить второй вектор от начала первого. Тогда их сумма – вектор, начало которого совпадает с началом обоих векторов, длина равна разности длин векторов, направление совпадает с направлением большего по длине вектора (рис. 2).

Правила сложения неколлинеарных векторов (overrightarrow
{a})
и (overrightarrow{b}):

(blacktriangleright) Правило треугольника (рис. 3).

Нужно от конца вектора (overrightarrow {a}) отложить вектор (overrightarrow {b}). Тогда сумма (overrightarrow
{a}+overrightarrow {b})
– это вектор, начало которого совпадает с началом вектора (overrightarrow
{a})
, а конец – с концом вектора (overrightarrow {b}).

(blacktriangleright) Правило параллелограмма (рис. 4).

Нужно от начала вектора (overrightarrow {a}) отложить вектор (overrightarrow {b}). Тогда сумма (overrightarrow
{a}+overrightarrow {b})
– вектор, совпадающей с диагональю параллелограмма, построенного на векторах (overrightarrow {a}) и (overrightarrow {b}) (начало которого совпадает с началом обоих векторов).

(blacktriangleright) Для того, чтобы найти разность двух векторов (overrightarrow {a}-overrightarrow{b}), нужно найти сумму векторов (overrightarrow {a}) и (-overrightarrow{b}):   (overrightarrow{a}-overrightarrow{b}=overrightarrow{a}+(-overrightarrow{b})) (рис. 5).


Задание
8

#1810

Уровень задания: Сложнее ЕГЭ

Дан правильный шестиугольник (ABCDEF). Пусть (overrightarrow{AB} = vec{a}), (overrightarrow{AF} = vec{b}), тогда (overrightarrow{EF} = xcdotvec{a} + ycdotvec{b}), где (x) и (y) – некоторые числа. Найдите число, равное (x + y).

Отрезки (AD), (BE) и (CF) пересекаются в точке (O) и делятся этой точкой пополам. (EF parallel AD) и (AOEF) – параллелограмм; (AB parallel FC) и (ABOF) – параллелограмм (Rightarrow) [overrightarrow{EF} = overrightarrow{OA} = overrightarrow{OF} + overrightarrow{FA} = overrightarrow{BA} — overrightarrow{AF} = — overrightarrow{AB} — overrightarrow{AF} = — vec{a} -vec{b}] (Rightarrow) (x = -1), (y = -1) (Rightarrow) (x + y = -2).

Ответ: -2


Задание
9

#1811

Уровень задания: Сложнее ЕГЭ

Дан правильный шестиугольник (ABCDEF). Пусть (overrightarrow{AB} = vec{a}), (overrightarrow{AF} = vec{b}), тогда (overrightarrow{AC} = xcdotvec{a} + ycdotvec{b}), где (x) и (y) – некоторые числа. Найдите число, равное (x + y).

[overrightarrow{AC} = overrightarrow{AB} + overrightarrow{BC} = vec{a} + overrightarrow{BC}] Отрезки (AD), (BE) и (CF) пересекаются в точке (O) и делятся этой точкой пополам. (BC parallel AD) и (ABCO) – параллелограмм; (AF parallel BE) и (ABOF) – параллелограмм (Rightarrow) [overrightarrow{BC} = overrightarrow{AO} = overrightarrow{AB} + overrightarrow{BO} = overrightarrow{AB} + overrightarrow{AF} = vec{a} + vec{b}] (Rightarrow) [overrightarrow{AC} = vec{a} + vec{a} + vec{b} = 2cdotvec{a} + vec{b}] (Rightarrow) (x = 2), (y = 1) (Rightarrow) (x + y = 3).

Ответ: 3


Задание
10

#677

Уровень задания: Сложнее ЕГЭ

(ABCDEF) – правильный шестиугольник со стороной длины (4), (O) – центр описанной около него окружности. Найдите длину вектора (overrightarrow{OA} + overrightarrow{OB} + overrightarrow{OC} + overrightarrow{OD} + overrightarrow{OE} + overrightarrow{OF}).

Опишем около (ABCDEF) окружность:

Так как равные хорды стягивают равные дуги, то [smile AB = smile BC = smile CD = smile DE = smile EF = smile FA,] тогда (smile AFED = smile ABCD), следовательно, (AD) – диаметр и точки (A), (O) и (D) лежат на одной прямой.
При этом (AO = OD) как радиусы, тогда (overrightarrow{OA}) и (overrightarrow{OD}) равны по длине и противоположны по направлению, значит, (overrightarrow{OA} = -overrightarrow{OD}).

Аналогично (overrightarrow{OB} = -overrightarrow{OE}) и (overrightarrow{OC} = -overrightarrow{OF}), тогда
(overrightarrow{OA} + overrightarrow{OB} + overrightarrow{OC} + overrightarrow{OD} + overrightarrow{OE} + overrightarrow{OF} = -overrightarrow{OD} — overrightarrow{OE} — overrightarrow{OF} + overrightarrow{OD} + overrightarrow{OE} + overrightarrow{OF} = vec{0}).
Нулевой вектор имеет длину равную (0).

Ответ: 0


Задание
11

#2660

Уровень задания: Сложнее ЕГЭ

(ABCD) – трапеция с основаниями (AB) и (CD), причём (angle ABC = 90^circ), (BC = 1), ((vec{AC}, vec{BD}) = 0,5). Найдите ((vec{AB}, vec{CD})).

(vec{AC} = vec{AB} + vec{BC}), (vec{BD} = vec{BC} + vec{CD})

тогда

[begin{aligned}
&0,5 = (vec{AC}, vec{BD}) = (vec{AB} + vec{BC}, vec{BC} + vec{CD}) = (vec{AB} + vec{BC}, vec{BC}) + (vec{AB} + vec{BC}, vec{CD}) =\
& = (vec{AB}, vec{BC}) + (vec{BC}, vec{BC}) + (vec{AB}, vec{CD}) + (vec{BC}, vec{CD})
end{aligned}]

Так как (ABCD) – трапеция, а (angle ABC = 90^circ), то и (angle DCB = 90^circ), следовательно, ((vec{AB}, vec{BC}) = (vec{BC}, vec{CD}) = 0), тогда [0,5 = (vec{AB}, vec{CD}) + (vec{BC}, vec{BC}) = (vec{AB}, vec{CD}) + 1,,] откуда получаем, что ((vec{AB}, vec{CD}) = -0,5).

Ответ: -0,5

УСТАЛ? Просто отдохни

Двумерное векторное подпространство.

Двумерным
векторным подпространством является
такое векторное подпространство базис
которого состоит из двух векторов {
е1,
е
2}.
Базис векторного подпространства
называется ортонормированным, если
длины базисных векторов равны единицы,
и базисные векторы перпендикулярны.
Ортонормированный базис обозначается
так: {
i,
j}.
Множество
всех векторов, параллельных одной
плоскости, образует двумерное векторное
подпространство.

Координатами
вектора
m
в данном базисе называются коэффициенты
разложения этого вектора по векторам
базиса, т.е. если
m
= х
е1
+ у
е2,
то числи х и у это координаты вектора
m,
в этом
случае будем записывать
m(х,
у).

Имеет место
теорема
о координатах линейной комбинации
:

Если вектор m=
x
а +
y
b
и
а12),
b(b1,b2)
m(m1,m2)

m1
=x a
1
+ y b
1,
m
2
=x a
2
+ y b
2.

Если известны
координаты векторов
а
и
b
в ортонормированном базисе {
i,
j}
а12),
b(b1,b2),
то имеют место формулы

a
b
= а
1
b1
+ а
2
b2
, │
а│=

cos

(а,
b)
=

1.46.
В правильном шестиугольнике АВСDEF
векторы
=
е
1,

= е
2
выбраны в качестве базисных, Найти
координаты векторов
,

ОТВЕТ.
.(,

),
(1,1),
(-,),

(-,
).

1.47.
В ромбе АВСD векторы
=
е
1,

= е
2
выбраны в качестве базисных. Найти
координаты векторов
,
.

ОТВЕТ.

(,
),

(,),
(-,),

(-,
).

1.48.
Даны векторы
а
(2,1), b
(1,0). Найти коэффициенты разложения
вектора с(9,1)
по векторам а
и b.

ОТВЕТ..
с = а +
7
b.

1.49.
Даны векторы а(3,-2),
b
(-2,1), с(-9,6).Можно
ли каждый из этих векторов разложить
по двум другим ?

ОТВЕТ.. а = —
с,
с = —
3
а
, вектор
b
нельзя разложить по векторам а
и
с
.

1.50.
В треугольнике АВС

(1,3),
(2,1).
АМ1,
ВМ2,
СМ3
– медианы треугольника АВС, определить
координаты трех векторов,

ОТВЕТ..
(,
2),
(0,
),
(-,).

1.51.
Дан ортонормированный базис и векторы
а(1,0),
b
(2,2), с(4,-4).
Найти углы между парами этих векторов.

ОТВЕТ.

(а,
b
) = 45°,

(а,с)
= 45°,
(
b,с)
= 90°.

1.52.
АМ – медиана треугольника АВС. Найти
длину ВМ и угол АМС, зная координаты

(4,6),

(8,-4) в ортонормированном базисе.

ОТВЕТ..
ВМ =
,
cоsАМС
= —
.

1.53.
Дан базис {е1,
е
2}.
Зная координаты векторов а(а1,а2)
и b
(b 1,
b 2),
длины базисных векторов и угол между
базисными векторами. , найти скалярное
произведение а
b
.

ОТВЕТ.
а b
= (а1b1)
е12
+ (а2b2)
е22
+ (а1b2
+ а2
b1)
е1││е2
Соs(е12).

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ
ВОПРОСЫ

  1. Векторы

    и

    равны. Равны ли векторы: а)

    и
    ;
    б)

    и
    ;
    в)

    и
    ;
    г)

    и
    ;
    д)

    и
    ?

  2. Верно ли соотношение
    а ↑↑с,
    если: а) а↑↑b
    и b↑↑с;
    б) а↓↑b
    и b↑↓с?

  3. Что можно сказать
    о векторе а,
    если а↑↑-а
    ?

  4. Какому условию
    удовлетворяют векторы
    ,
    если точки А, В, С лежат на некоторой
    окружности?

  5. Что можно сказать
    о векторах
    а
    и b,
    если: а)
    |а
    + b
    | = |а|
    + | b
    |;

б) |а
+ b
| = |а|
— | b
|; в) |а
b
| = |а|
+ | b|
?

7. Пусть а,
b, с, d
произвольные векторы. Как доказать,
что:

а)
а
+ b
+ с + d = с + а

+ d + b; б)
а – b
=
(b – а)
; в) а
– ( b + с)
=
(а
– b
)
– с ?

8. Может ли длина
разности двух векторов быть больше и
длины вычитаемого и длины уменьшаемого
векторов?

9. Что можно сказать
о векторах а
и b, если:
а)
векторы а
+ b
и а
b коллинеарны;
б) |а
+ b
| = |а
b |
?

10. Какому условию
удовлетворяют векторы а
и b, если
уравнение

а
+ х b
= 0
имеет решение?

11. Известно, что
α1 а
+ α2
b
+ α3
с
= β1 а
+ β2
b
+ β3с.
Следует ли из этого равенства, что α1
= β1,
α2
= β2,
α3
= β3,
если векторы а,
b, с :
а) компланарны; б) не компланарны?

12. Приведите пример
компланарных векторов а,
b, с,
для которых не существует чисел α
и β ,
удовлетворяющих равенству с
= α а
+ β b
?

13. Дан вектор
р123)
в базисе {е1,
е
2 3}.
Найти координаты вектора р
в базисе: а) {е3,
е
2 1};
б) {-е1,
е
2 ,-е3};
в) {е1,
2е2
, 4е3}.

14. Для любых ли
векторов а,
b, с,
где а
и b
коллинеарные векторы, верно равенство:
(а
с)
b = а
( с
b ).

15. Что можно сказать
о векторе х,
если а х
= b х = с х
= 0, где { а,
b, с}
– некоторый базис?

17

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Команда в ворде как найти слово
  • Как в игре survival найти бункер
  • Как найти ширину прямоугольника если известна высота
  • Как найти хозяина флешки
  • Как найти длину стороны ромба через площадь