Білий логотип House of Math на різнобарвному квадраті

Навчальні матеріали

Навчальний план

Curriculum

Ігри

Multiplication Master

Multiplication Master

Джуніор-матем

Джуніор-матем

Для чого потрібні базисні вектори?

Знання базисних векторiв важливе для загального уявлення про вектори.

Чотири базиснi вектори та два вектори, розкладенi за допомогою базисних векторiв

Теорiя

Важливi поняття

  • Базис — це множина векторiв, якi в рiзних комбiнацiях утворюють решту векторiв на площинi.

  • Базисний вектор — це вектор iз цiєї множини.

Теорiя

Базисний вектор

Якщо дано два вектори, x→ i y→, якi не є паралельними, то їх можна використовувати як базиснi вектори. Цi базиснi вектори можна помножити на будь-яке дiйсне число. Це означає, що решту векторiв на площинi можна записати як суму цих векторiв, помножену на число.

Приклад 1

Дано базиснi вектори (1,−1) i (3, 4). Запиши (11, 10) за допомогою базисних векторiв.

(11, 10) = k (1,−1) + l (3, 4) = (k,−k) + (3l, 4l)

(11, 10) = k (1,−1) + l (3, 4) = (k,−k) + (3l, 4l)

k + 3l = 11 k = 11 − 3l − k + 4l = 10 ⇓ − (11 − 3l) + 4l = 10 − 11 + 3l + 4l = 10 7l = 21| : 7 l = 3 k = 11 − 3l ⇓ k = 11 − 3 ⋅ 3 k = 2

k + 3l = 11 − k + 4l = 10 k = 11 − 3l −(11 − 3l) + 4l = 10 − 11 + 3l + 41 = 10 7l = 21| : 7 l = 3 k = 11 − 3 ⋅ 3 k = 2

Тодi можемо записати

(11, 10) = 2 (1,−1) + 3 (3, 4) = (2,−2) + (9, 12)

(11, 10) = 2 (1,−1) + 3 (3, 4) = (2,−2) + (9, 12)

Як бачимо, вектор (11, 10) можна записати як суму двох базисних векторiв, помножену на константи 2 i 3.

Приклад 2

Дано вектори

u→ = 2a→ −b→, v→ = −6a→ − 2b→.

Знайди кут мiж векторами u→ i v→, якщо |a→| = 2, |b→| = 3 i a→ ⋅b→ = 3

Кут мiж векторами u→ i v→

cos ⁡ α = u→ ⋅v→ |u→| ⋅|v→|

Спочатку потрiбно знайти u→ ⋅v→:

u→ ⋅v→ = (2a→ −b→) ⋅(−6a→ − 2b→) = −12a→2 − 4a→ ⋅b→ + 6a→ ⋅b→ + 2b→2 = −12a→2 + 2a→ ⋅b→ + 2b→2 = −12 |a→|2 + 2a→ ⋅b→ + 2 |b→|2 = −12 ⋅ 22 + 2 ⋅ 3 + 2 ⋅ 32 = −48 + 6 + 18 = −24

Також потрiбно обчислити довжину u→ i v→. Пам’ятай, що a→2 = |a→|2.

|u→|2 = (2a→ −b→) ⋅ (2a→ −b→) = 4 |a→|2 − 4a→ ⋅b→ + |b→|2 = 4 ⋅ 22 − 4 ⋅ 3 + 32 = 16 − 12 + 9 = 13 |u→| = |u→ | 2 = 13, |v→|2 = (−6a→ − 2b→) ⋅ (−6a→ − 2b→) = 36 |a→|2 − 24a→ ⋅b→ + 4 |b→|2 = 36 ⋅ 22 − 24 ⋅ 3 + 4 ⋅ 32 = 144 − 72 + 36 = 108 |v→| = |v→ | 2 = 108.

Тепер можемо пiдставити вирази назад у формулу, щоб знайти кут. Кут мiж u→ i v→

cos ⁡ α = − 24 13 ⋅108 ≈−0.64, α ≈ cos ⁡ −1 (−0.64) ≈ 130.1°.