Lukion taulukot/Vektorilaskenta

testwikistä
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Malline:Kehitysaste Malline:Lukion taulukot

Vektorilaskenta

Olkoon 𝐚¯=ax𝐢¯+ay𝐣¯+az𝐤¯, 𝐛¯=bx𝐢¯+by𝐣¯+bz𝐤¯ ja 𝐜¯=cx𝐢¯+cy𝐣¯+cz𝐤¯

1. |𝐚¯|=|𝐚¯⋅𝐚¯|=ax2+ay2+az2 𝐚¯:n pituus
2. 𝐚¯∘=𝐚¯|𝐚¯| 𝐚¯:n suuntainen yksikkövektori
3. 𝐚¯=𝐛¯⇔𝐚¯⇈𝐛¯∧|𝐚¯|=|𝐛¯|⇔(ax=bx∧ay=by∧az=bz) 𝐚¯ ja 𝐛¯ identtiset
4. 𝐛¯=r𝐚¯(𝐚¯,𝐛¯≠0¯,r≠0) yhdensuuntaisuusehto
5. 𝐚¯+𝐛¯=(ax+bx)𝐢¯+(ay+by)𝐣¯+(az+bz)𝐤¯ summavektori
6. r𝐚¯=rax𝐢¯+ray𝐣¯+raz𝐤¯ vektorin 𝐚¯ kertominen luvulla r
7. 𝐚¯⋅𝐛¯=|𝐚¯||𝐛¯|cos⁡(𝐚¯,𝐛¯)=axbx+ayby+azbz piste- eli skalaaritulo
𝐚¯⋅𝐛¯=0⇔𝐚¯⊥𝐛¯,(𝐚¯,𝐛¯≠0¯) kohtisuoruusehto
cos⁡(𝐚¯,𝐛¯)=𝐚¯⋅𝐛¯|𝐚¯||𝐛¯|(0∘≤(𝐚¯,𝐛¯)≤180∘) 𝐚¯:n ja 𝐛¯:n välisen kulman kosini
ab=𝐚¯⋅𝐛¯|𝐛¯| 𝐚¯:n skalaariprojektio 𝐛¯:llä
𝐚¯b=𝐚¯⋅𝐛¯𝐛¯⋅𝐛¯𝐛¯ 𝐚¯:n vektoriprojektio 𝐛¯:llä
8. 𝐚¯×𝐛¯=|𝐚¯||𝐛¯|sin⁡(𝐚¯,𝐛¯)𝐞¯=|𝐢¯𝐣¯𝐤¯axayazbxbybz|=|ayazbybz|𝐢¯+|azaxbzbx|𝐣¯+|axaybxby|𝐤¯ risti- eli vektoritulo

𝐚¯×𝐛¯=0¯⇔𝐚¯∥𝐛¯(𝐚¯,𝐛¯≠0¯) yhdensuuntaisuusehto
A=|𝐚¯×𝐛¯| A on 𝐚¯:n ja 𝐛¯:n määräämän suunnikkaan ala
9. 𝐚¯⋅𝐛¯×𝐜¯=𝐚¯×𝐛¯⋅𝐜¯=𝐚𝐛𝐜‾=|axayazbxbybzcxcycz| skalaarikolmitulo
V=|𝐚𝐛𝐜‾| V on 𝐚¯:n, 𝐛¯:n ja 𝐜¯:n määräämän särmiön tilavuus
𝐚𝐛𝐜‾=0(𝐚¯,𝐛¯,𝐜¯≠0¯) vektorit samassa tasossa
10. 𝐚¯×(𝐛¯×𝐜¯)=(𝐚¯⋅𝐜¯)𝐛¯−(𝐚¯⋅𝐛¯)𝐜¯(𝐚¯×𝐛¯)×𝐜¯=(𝐚¯⋅𝐜¯)𝐛¯−(𝐛¯⋅𝐜¯)𝐚¯ vektorikolmitulo

Yleisillä vektoreilla Kroneckerin delta δij={1,i=j0,i≠j

ja Levi-Civita-symboli ϵijk={1,(i,j,k)=(1,2,3) tai (2,3,1) tai (3,1,2)−1,(i,j,k)=(3,2,1) tai (2,1,3) tai (1,3,2)0,i=j tai i=k tai j=k

ovat hyödyllisiä.

Nyt voimme merkitä 𝐱¯=∑ixi𝐞¯i ja 𝐲¯=∑iyi𝐞¯i, missä vektoreiden ulottuvuus voi olla mielivaltainen. Tällöin saamme seuraavat määritelmät aiemmille kaavoille:

3. 𝐱¯=𝐲¯⇔xi=yi, kaikille i 𝐱¯ ja 𝐲¯ identtiset
5. 𝐱¯+𝐲¯=∑i(xi+yi)𝐞¯i summavektori
6. r𝐱¯=∑irxi𝐞¯i vektorin 𝐱¯ kertominen luvulla r
7. 𝐱¯⋅𝐲¯=∑i∑jxiyjδij=∑ixiyi piste- eli skalaaritulo
8. 𝐱¯×𝐲¯=∑i=13∑j=13xiyjϵijk𝐞¯k risti- eli vektoritulo. Määritelty ainoastaan kolmiulotteisilla vektoreilla.