Литература: [1]‚ гл. I‚§§ 1, 2
[2]‚ § 5
[9]‚ гл.·3‚ § 3.2
Вектор называется линейной комбинацией векторов , ,…, , если его можно представить в виде , где , ,…, − некоторые числа. Это равенство называют также разложением вектора по векторам , ,…, .
Векторы , ,…, являются линейно зависимыми, если хотя бы один из них является линейной комбинацией остальных. Например, . В противном случае (т.е. ни один из векторов , ,…, не может быть представлен в виде линейной комбинации остальных) векторы являются линейно независимыми.
Пара векторов на плоскости является линейно зависимой тогда и только тогда, когда эти векторы коллинеарные.
Тройка векторов в пространстве является линейно зависимой тогда и только тогда, когда эти векторы компланарны.
Базисом на плоскости называется упорядоченная пара линейно независимых (т.е. неколлинеарных) векторов. Упорядоченная пара векторов означает, что указано, какой из этих векторов является первым, а какой вторым.
Базисом в пространстве называется упорядоченная тройка линейно независимых (т.е. некомпланарных) векторов.
Каждый вектор может быть представлен как линейная комбинация базисных векторов и притом единственным образом.
Например, . Здесь , , − базисные векторы. Коэффициенты , , разложения вектора по базисным векторам называются координатами вектора в этом базисе.
В трехмерном пространстве широко применяется декартова (прямоугольная) система координат Oxyz с базисными векторами , , . Эти векторы ортогональны (т.е. взаимно перпендикулярны) и нормированы (т.е. имеют длину равную 1). Базис , , поэтому называется ортонормированным.
Любой вектор в декартовой системе координат может быть единственным образом представлен в виде .
Особенность декартовой системы координат в том, что коэффициенты этого разложения , , (т.е. координаты вектора) являются проекциями вектора на соответствующие оси Ox, Oy и Oz.
Длина (модуль) вектора определяется по формуле:
.
Направление вектора задается углами α, β, γ, образованными ими с координатными осями Ox, Oy и Oz. Косинусы этих углов (они называются направляющими косинусами вектора) определяются по формулам:
, , .
Направляющие косинусы связаны соотношением
.
Если векторы и коллинеарные и сонаправленные, то их направляющие косинусы равны:
, , .
Откуда, введя обозначение , получим условия коллинеарности векторов и :
.
Заметим, что если векторы и противоположно направлены, то в равенстве следует перед поставить знак минус.
Если вектор задается направленным отрезком , причем и , то координаты вектора равны разности соответствующих координат точек конца и начала вектора
, , ,
при этом длина вектора определяется следующим образом
.
При сложении векторов в прямоугольной системе координат их координаты складываются
.
При умножении вектора на число координаты получаемого вектора умножаются на это число
.
Пример 11. Вектор составляет с осями координат острые углы α, β, γ, причем α = 45˚, β = 60˚. Найти его координаты, если .
Решение. Прежде всего, найдем угол . C учетом того, что угол острый, имеем
, .
Искомые координаты вектора
Итак, .