19 Итог
Итог
Векторы превращают геометрию в вычисления: разность координат задаёт направление, скалярное произведение — углы и проекции, векторное — нормали и площади, а смешанное — объёмы, компланарность и расстояния между скрещивающимися прямыми.
Понятие или ситуация | Что нужно помнить |
|---|---|
Вектор между точками | \(\overrightarrow{AB}=B-A\) |
Длина | \(\lVert \vec a \rVert=\sqrt{a_1^2+\cdots+a_n^2}\) |
Коллинеарность | \(\alpha\vec a+\beta\vec b=\vec{0}\) при \((\alpha,\beta)\ne(0,0)\); в \(\R^3\): \(\vec a\times\vec b=\vec{0}\) |
Угол и ортогональность | \(\cos\varphi=(\vec a\cdot\vec b)/(\lVert \vec a \rVert\lVert \vec b \rVert)\) при \(\vec a\ne\vec{0}\), \(\vec b\ne\vec{0}\); перпендикулярность означает нулевое произведение |
Скалярная проекция | \(\mathop{\text{пр}}\nolimits_{\vec b}\vec a=(\vec a\cdot\vec b)/\lVert \vec b \rVert\) — число, где \(\vec b\ne\vec{0}\) |
Векторная проекция | \(\mathop{\text{Пр}}\nolimits_{\vec b}\vec a=(\vec a\cdot\vec b)\vec b/\lVert \vec b \rVert^{2}\), где \(\vec b\ne\vec{0}\) |
Векторное произведение | Перпендикулярно сомножителям; его длина равна площади параллелограмма |
Смешанное произведение | Модуль равен объёму; ноль равносилен компланарности |
Прямая | \(\vec r=\vec r_0+t\vec v\), где \(\vec v\ne\vec{0}\) |
Плоскость | \((\vec r-\vec r_0)\cdot\vec n=0\), где \(\vec n\ne\vec{0}\) |
Прямая на плоскости | \(Ax+By+C=0\), \((A,B)\ne(0,0)\); нормаль \((A,B)\) |
Плоскость в пространстве | \(Ax+By+Cz+D=0\), \((A,B,C)\ne(0,0,0)\); нормаль \((A,B,C)\) |
Точка–прямая в \(\R^3\) | \(\rho=\lVert \overrightarrow{AP}\times\vec v \rVert/\lVert \vec v \rVert\), где \(\vec v\ne\vec{0}\) |
Точка–плоскость | \(\rho=|Ax_0+By_0+Cz_0+D|/\sqrt{A^2+B^2+C^2}\) |
Непараллельные прямые | \(\rho=|\left(\vec{b-a},\vec u,\vec v\right)|/\lVert \vec u\times\vec v \rVert\), где \(\vec u\times\vec v\ne\vec{0}\) |
Перед вычислениями задайте три вопроса: какие векторы задают направления; какие служат нормалями; какое геометрическое условие требуется? Параллельность, перпендикулярность, принадлежность или кратчайшее расстояние укажут нужную формулу и её ограничения.
Далее — векторные пространства, линейные комбинации, оболочки, подпространства и зависимость.