1. Вычислить , если: .
Решение:
,
,
,
,
,
Ответ: 184.
2. Выяснить являются ли векторы и , построенные по векторам и коллинеарными или ортогональными: .
Решение:
1) ,
.
2) Т.к. и не являются коллинеарными.
3) Т.к. и не являются ортогональными.
Ответ: и не являются коллинеарными; и не являются ортогональными.
3. Даны A . Найти: 1) координаты векторов , ,
2) длины векторов , ,
3) косинусы углов между векторами и и , ,
4) определить вид треугольника ABC (остроугольный, тупоугольный, прямоугольный),
5) площадь треугольника ABC,
6) высоту треугольника ABC, проведенную из вершины С к стороне AB.
Решение:
1) Вычислим координаты векторов: ,
,
.
2) Найдем длины векторов: ,
, .
3) Найдем косинусы углов:
между векторами и : ,
между векторами и : ,
между векторами : .
4) определить вид треугольника ABC:
Рис.1
т.к. – тупоугольный (см. рис.1).
5) Найдем площадь : .
Замечание: .
6) Найдем высоту треугольника ABC, проведенную из вершины С к стороне AB. Для этого построим ее (см. рис. 2, из вершины С проводим перпендикуляр СК на продолжение стороны АВ).
Рис.2
= или
=
Ответ: 1) , , ; 2) , , ; 3) между и : , между и : , между : ; 4) тупоугольный; 5) , 6).
4. Даны .
Найти: 1) длины векторов и ,
2) косинус угла между векторами и ,
3) площадь параллелограмма, построенного на векторах и ,
4) площадь треугольника, построенного на векторах и .
Решение:
1) Найдем длины векторов и :
,
.
2) Найдем косинус угла между векторами и (см. рис.3) по формуле: .
Найдем :
.
Тогда .
Т.к. угол между векторами тупой (см. рис.3).
Рис.3
3) Найдем площадь параллелограмма, построенного на векторах и (см. рис.4) по формуле: =
Замечание: .
Рис.4
4) Найдем площадь треугольника, построенного на векторах и (см. рис.5) по формуле: =
Рис.5
Ответ: 1) , ; 2) ; 3) ; 4)
5. Компланарны ли векторы .
Решение: Воспользуемся определением компланарности трех векторов. Для этого найдем их смешанное произведение: .
Т.к. смешанное произведение трех векторов равно нулю, следовательно, эти вектора компланарны.
Замечание: Нетрудно заметить, что элементы третьего столбца это суммы элементов первого и второго столбцов по соответствующим строкам, следовательно, по свойству определителей данный определитель равен нулю.
Ответ: компланарны.
6. Проверить являются ли векторы некомпланарными и найти разложение вектора по векторам .
Решение:
1) Проверим являются ли векторы некомпланарными. Для этого найдем их смешанное произведение: .
Т.к. смешанное произведение трех векторов не равно нулю, следовательно, эти вектора некомпланарны.
2) Любой вектор в пространстве можно единственным образом разложить по трем некомпланарным векторам , т.е. . Согласно последнему равенству составляем систему линейных уравнений по координатам:
Полученную систему можно решить любым из методов, рассмотренных в теме «Системы линейных алгебраических уравнений». Воспользуемся методом Гаусса. Для этого составим матрицу коэффициентов и приведем ее к квазитреугольному виду. Прибавляем элементы первой строки к соответствующим элементам второй строки: . Умножаем элементы первой строки на «» и прибавляем к соответствующим элементам третьей строки: . Умножаем элементы второй строки на «» и прибавляем к соответствующим элементам третьей строки: . Получили квазитреугольный вид, возвращаемся к системе:
– искомое разложение.
Ответ: некомпланарны, .
7. Проверить лежат ли точки в одной плоскости.
Решение:
Если точки лежат в одной плоскости, то три вектора , будут компланарны, и наоборот, если точки не лежат в одной плоскости, то три вектора , будут некомпланарны.
Найдем координаты векторов , :
,
.
Проверим являются ли векторы , компланарными. Для этого найдем их смешанное произведение: .
Т.к. смешанное произведение трех векторов не равно нулю, следовательно, эти вектора некомпланарны, а, следовательно, точки не лежат в одной плоскости.
Ответ: точки не лежат в одной плоскости.