background image

 

 

background image

 

 

Dowód własności 5 :

background image

 

 

Iloczyn  potrójny

background image

 

 

Przykład

Używając iloczynu potrójnego pokazać, że wektory 
= (1,4,-7), 

b = (2,-1,4) ,c = (0,-9,18) są współpłaszczyznowe. 

background image

 

 

Pojęcie iloczynu 
wektorowego ma 
zastosowanie w fizyce. 
Służy do definiowania 
momentu siły.

Moment siły, wektor 
osiowy,

     

gdzie: r - promień 
wodzący zaczepiony w 
pewnym wybranym 
punkcie (względem tego 
punktu wyznacza się 
moment siły), F - wektor 
działającej siły, znak × 
oznacza iloczyn 
wektorowy. 

F

r

Moment siły

background image

 

 

Równanie prostej

Równanie 
wektorowe 
prostej

Równanie 
parametryczn
e

background image

 

 

Przykład

Znajdź równanie wektorowe i parametryczne prostej 
przechodzącej przez punkt (5,1,3) i równoległej do 
wektora 

background image

 

 

c

z

z

b

y

y

a

x

x

c

z

z

t

b

y

y

t

a

x

x

t

ct

z

z

bt

y

y

at

x

x

0

0

0

0

0

0

0

0

0

      

          

 

          

      

        

      

Inny sposób opisu prostej otrzymujemy 
eliminując z równania parametrycznego 
parametr t . 

Równanie odcinka

background image

 

 

Równanie płaszczyzny

Równanie wektorowe 
płaszczyzny

Równanie skalarne 

0

d

cz

by

ax

Równanie 
liniowe

)

(

0

0

0

cz

by

ax

d

background image

 

 

Przykład

Znajdź równanie płaszczyzny o wektorze 
normalnym = (2,3,4) przechodzącej przez punkt 
(2,4,-1) .

background image

 

 

Przykład

Znajdź równanie płaszczyzny przechodzącej przez 
punkty P(1,3,2), Q(3,-1,6), R(5,2,0) .

background image

 

 

Kąt między płaszczyznami

Dwie płaszczyzny są równoległe jeżeli ich wektory 
normalne są równoległe. Na przykład płaszczyzny: x + 2y   
3z
 = 4   i    2x + 4y   6z =3 są równoległe ponieważ ich 
wektory normalne: n

1

 = (1,2,-3)   n

2

 = (2,4,-6) spełniają 

związek 2n

1

 = n

2

 . Jeżeli dwie płaszczyzny nie są 

równoległe wtedy przecinają się wzdłuż prostej i kąt 
między nimi jest zdefiniowany jako kąt między ich 
wektorami normalnymi.

background image

 

 

Przykład

a) Zajdź kąt między płaszczyznami   x + y + z = 1   i     x 
– 2y +3z = 1

b) Znajdź równanie prostej wzdłuż której te płaszczyzny 
się przecinają. 

Ad b) Szukamy 
punktu na prostej 
np. o współrzędnej z 
= 0:  x + y = 0    x   
2y =1   x = 1   y = 
0 .

background image

 

 

Przykład

Znajdź wzór na odległość d punktu P

1

 od 

płaszczyzny   

    ax + by + cz = 0

Niech   P

0

(x

o

.y

0

,z

0

)    będzie punktem na danej 

płaszczyźnie i niech b będzie wektorem P

o

P

1

 . Wtedy 

background image

 

 

Walec i powierzchnia 

kwadratowa

z = x

2

background image

 

 

okrąg na płaszczyźnie  
  xy

background image

 

 

Powierzchnia drugiego stopnia

 

A,B,...J  stałe. Poprzez operacje  tranzlacji i obrotu 

 

można otrzymać prostszą postać:

background image

 

 

Elipsoida

background image

 

 

Paraboloida

2

2

4

y

x

z

Paraboloida eliptyczna

background image

 

 

Paraboloida hiberboliczna

2

2

y

x

z

background image

 

 

Hipeboloida jednopowłokowa

background image

 

 

background image

 

 

Współrzędne walcowe

z

z

r

y

r

x

      

,

sin

    

,

cos

background image

 

 

Współrzędne 

sferyczne

cos

sin

sin

cos

sin

z

y

x

sin

cos

r

z

background image

 

 

Funkcja o wartościach 

wektorowych:

 

background image

 

 

Grupą  nazywamy taki niepusty zbiór G , w którym 
określone jest działanie: 

,

:

G

G

G

m

ab

b

a

m

b

a

)

,

(

)

,

(

zwane działaniem grupowym ( albo mnożeniem w ), 
spełniające warunki

a) zawsze zachodzi                                             
( działanie jest łączne)

c

ab

bc

a

)

(

)

(

istnieje element                 zwany elementem 
neutralnym taki, że  

                                               dla każdego 

G

e

a

ae

ea

G

a

c) dla każdego elementu                          istnieje taki 
element          taki, że 

G

a

G

a

'

e

aa

a

a

 '

'

Jeżeli ponadto jest spełniony warunek

 

dla dowolnych                                                              grupę nazywamy przemienną 
albo Abelową 

ba

ba

G

b

,

Definicja  grupy

background image

 

 

Zbiór        , zawierający co najmniej dwa elementy 
nazywamy ciałem  , jeżeli określone są dwa  działania:  

zwane odpowiednio dodawaniem i mnożeniem 
spełniające następujące warunki: 

ab

b

a

b

a

b

a

K

K

K

)

,

(

    

,

)

,

(

:

K

(a)        jest grupą Abelową z działaniem 
dodawaniem; 

(b)                           gdzie       oznacza element 
neutralny dodawania, jest grupą  z działaniem 
mnożenia;

 

( c) mnożenie jest rozdzielne względem dodawania, 
tzn.

}

0

{

\

*

K

K

}

0

{

ac

ab

c

b

a

 )

(

K

c

b

a

,

,

dla 
każdego

Definicja ciała

background image

 

 

Przestrzeń wektorowa 

Niech    V   będzie dowolnym niepustym zbiorem, a   
ustalonym ciałem. Elementy zbioru  V  będziemy 
nazywać wektorami, a ciała    – skalarami.

Mówimy, że    jest przestrzenią wektorową nad 
ciałem
 (rozpiętą nad ciałem)       lub  przestrzenią 
liniową
 , jeśli określone są funkcje

  

zwane odpowiednio dodawaniem wektorów i 
mnożeniem wektora przez skalar, takie, że spełnione 
są następujące warunki:

•1.            V    jest grupą Abelową względem 
dodawania;

K

K

K

v

u

v

u

V

V

V

)

,

(

:

u

u

V

V

K

)

,

(

:

2
.

3
.

4
.

5
.

v

u

v

u

 )

(

u

u

u

)

)

(

u

u

)

(

)

(



u

1

background image

 

 

Definicja

 

Niech    V   będzie przestrzenią wektorową nad ciałem 
K  . 

Niech                                . Mówimy, że                          
   tworzą układ liniowo niezależny

jeżeli dla dowolnego ciągu skalarów                               
 z równości :

V

e

e

e

n

,...,

,

2

1

n

e

e

e

,...,

,

2

1

K

n

,...,

,

2

1

0

...

2

2

1

1

n

n

e

e

e

wynika, że

0

...

2

1

n

Definicja

Układ wektorów przestrzeni liniowej nazywamy bazą tej 
przestrzeni, jeśli jest on maksymalnym układem wektorów liniowo 
niezależnych w tej przestrzeni, tzn. nie można do niego dołączyć 
żadnego wektora przestrzeni   w taki sposób, aby otrzymany układ 
był liniowo niezależny. 

Wyrażenie                                           nazywamy 
kombinacją liniową 

wektorów 

n

n

e

e

e

...

2

2

1

1

V

e

e

e

n

,...,

,

2

1

background image

 

 

Baza przestrzeni liniowej

Definicja.

 Układ wektorów przestrzeni liniowej V  nazywamy   bazą  tej 
przestrzeni, jeżeli jest on maksymalnym układem wektorów 
liniowo niezależnych w tej przestrzeni, tzn. jeśli nie można do 
niego dołączyć żadnego wektora przestrzeni  w taki sposób, 
aby otrzymany układ był liniowo niezależny. 

n

i

i

i

i

i

n

n

e

e

e

e

e

x

1

2

2

1

1

...

Definicja.  Liczbę elementów skończonej bazy przestrzeni 
liniowej  V  nazywamy wymiarem   przestrzeni i 
oznaczamy ją symbolem        .

Jeśli dana przestrzeń nie ma skończonej bazy to mówimy, 
że jest nieskończona i piszemy       . 

V

  

dim

V

  

dim

background image

 

 

Przekształcenia liniowe 

Definicja Niech                będą przestrzeniami liniowymi nad 
ciałem K  . 

Odwzorowanie  ( funkcja ) :                         nazywa się 
przekształceniem liniowym   ( odwzorowaniem liniowym) , 
jeśli ma ono następujące własności:

                                                                                                        

      (addytywność)

                                                                                                        

      (jednorodność)

W

  

i

  

W

:

T

)

(

)

(

)

(

v

T

u

T

v

u

T

V

,

,v

u

)

(

)

(

u

T

u

T

K

V

,

u

inaczej zapiszemy: 

)

(

)

(

)

(

v

T

u

T

v

u

T

K

V

,

,

,v

u

Niech wektory                  i                   odpowiednio  stanowią bazy 
w przestrzeniach liniowych                 . 

n

e

e

e

,...,

,

2

1

m

f

f

f

,...,

,

2

1

W

  

i

  

Przekształcenie liniowe  T   jest wyznaczone jednoznacznie poprzez 
wartości jakie przyjmuje na wektorach bazy przestrzeni        : 

 

V

)

(

),...,

(

),

(

n

e

T

e

T

e

T

2

1

Jeśli 
bowiem :   

to 

n

n

e

e

e

x

x

...

    

2

2

1

1

V

)

(

...

)

(

)

(

)

(

n

n

e

T

e

T

e

T

x

T

2

2

1

1

m

k

k

k

i

k

k

i

m

m

i

i

i

i

f

f

f

f

f

e

T

1

2

2

1

1

...

)

(

background image

 

 

Wypisując kolejno współczynniki          w poziomym 
rzędzie , a następnie pod spodem, w drugim rzędzie 
(wierszu) współczynniki 

          otrzymamy prostokątną tablicę 
współczynników z ciała  mającą m wierszy 

i  n  kolumn. 

1

i

2

i

Macierz przekształcenia     T   względem baz 

m

n

f

f

f

i

e

e

e

,...,

,

   

   

,...,

,

2

1

2

1

background image

 

 

Definicja

a)

ń wektorow

(przestrze

:

V

r

R

Przykład

background image

 

 

Granica funkcji wektorowej

Przykład

background image

 

 

Ciągłość

Funkcja  r  jest ciągła wtedy i tylko wtedy, gdy 
ciągłe są funkcje składowe   f, g, h . 

background image

 

 

Istnieje związek pomiędzy 
ciągła funkcją wektorową i 
krzywą przestrzenną. 
Załóżmy, że f,g,h są 
funkcjami ciągłymi dla t z 
przedziału I. Zbiór C 
wszystkich punktów (x,y,z
przestrzeni gdy:

    (*)   x = f(t),    y = g(t) ,   
z = h(t)  

gdzie t przebiega przedział I 
nazywa się krzywą 
przestrzenną
 . Równania (*) 
nazywa się 
parametrycznymi 
równaniami krzywej  t - 
parametrem. Możemy 
pomyśleć o C jak o śladzie 
poruszającej się cząsteczki, 
której pozycją w chwili t jest 
 (f(t), g(t), h(t)). Jeżeli 
rozpatrzymy wektor r(t)= 
(f(t),g(t),h(t))
 to  r(t)  jest 
wektorem wodzącym 
punktu P

Wektor wodzący

background image

 

 

Przykład

 

background image

 

 

Pochodna

Jednostkowy wektor 
styczny

background image

 

 

Twierdzenie

background image

 

 

Przykład
 
a) Znajdź pochodną funkcji 

wektorowej 

   r(t) = (1 + t

3

)i + te

-t

 j +sin 2t k

b) Znajdź jednostkowy wektor 

styczny 

      w punkcie dla t = 0 .

background image

 

 

Twierdzenie 2

background image

 

 

Całkowanie

Całka oznaczona funkcji 
wektorowej ciągłej 

background image

 

 

Długość łuku 


Document Outline