Операции над векторами: сложение, вычитание и умножение на скаляр
Геометрические правила сложения векторов: правило треугольника и правило параллелограмма. Разность векторов. Умножение вектора на число и критерий коллинеарности.
1. Правило треугольника:
Чтобы сложить два вектора и :
• Отложим от произвольной точки A вектор ;
• От конца первого вектора (точки B) отложим вектор ;
• Вектор , соединяющий начало первого вектора с концом второго, называется суммой: .
(Правило Шаля: .
2. Правило параллелограмма:
Чтобы сложить неколлинеарные векторы и , отложенные от одной точки O (, :
• Достроим фигуру до параллелограмма OACB;
• Вектор главной диагонали , выходящий из той же точки O, равен сумме: .
3. Свойства сложения:
• Коммутативность: ;
• Ассоциативность: (;
• Нулевой элемент: .
Чертеж: Правило треугольника и параллелограмма сложения векторов
Цепочка векторов
Общее начало
1. Определение разности:
Разностью векторов и называется такой вектор , который в сумме с вектором дает вектор :
2. Геометрическое правило разности:
Если два вектора отложены от одной точки (, , то вектор разности соединяет конец второго вектора (вычитаемого) с концом первого вектора (уменьшаемого):
(Стрелка разности ВСЕГДА направлена к тому вектору, ИЗ КОТОРОГО вычитают!).
3. В координатах:
Стрелка к уменьшаемому
-a⃗
1. Определение:
Произведением ненулевого вектора на действительное число k называется вектор , такой что:
• Его длина равна: |k;
• Направление совпадает с при k > 0 (k ↑↑ ;
• Направление противоположно при k < 0 (k ↑↓ ;
• Если k = 0 или , то 0 * .
2. В координатах:
При умножении вектора на число все его координаты умножаются на это число:
3. Критерий коллинеарности векторов:
Два ненулевых вектора ; y₁) и ; y₂) коллинеарны тогда и только тогда, когда их соответствующие координаты пропорциональны:
При выполнении выражений вида c⃗ = α * a⃗ + β * b⃗:
Умножение координат на коэффициенты
Сложение или вычитание координат
Нахождение модуля результирующего вектора
1. Ловушка направления разности:
В тесте часто спрашивают: «Какой вектор равен разности AC - AB?»
Правильный ответ: вектор BC (так как BC + AB = AC). Помните: вектор направлен ОТ конца вычитаемого К концу уменьшаемого!
2. Ловушка коллинеарности при нулевой координате:
Если вектор a⃗ = (0; 5), а вектор b⃗ = (0; -15), то делить на ноль нельзя.
В этом случае применяют формулу перекрестного умножения:
x₁ * y₂ - x₂ * y₁ = 0 * (-15) - 0 * 5 = 0 - 0 = 0 => векторы строго коллинеарны (k = -3, противоположно направлены).
Ловушка ЕНТ: Координата с нулем
Если у векторов одна из координат равна нулю, используйте условие x₁y₂ - x₂y₁ = 0, чтобы избежать деления на ноль!
