REFERATUA.ORG.UA — База українських рефератів



Головна Математика, Геометрія → Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів













Пошукова робота

на тему:

Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів.

План

  • Базис.

  • Лінійна залежність і незалежність векторів.

  • Декартова система координат.

  • Довжина і координати вектора.

  • Поділ відрізка в заданому відношенні.

  • Полярна система координат.

  • Циліндрична система координат.

  • Сферична система координат.

  • Заміна системи координат.



1. Базис

Довільна впорядкована (взята в певному порядку) трійка некомпланарних векторів називається базисом простору.

Базисом на площині називаються два неколінеарних вектори, взяті в певному порядку.

Базисом на прямій називається довільний ненульовий вектор на цій прямій.

Ніякі два вектори базису в просторі неколінеарні, оскільки в противному випадку всі три були б компланарні. Так само вектори базису на площині ненульові (якщо хоча б один із них був нульовий, то вони були б колінеарні).

Якщо деякий вектор представити як лінійну комбінацію інших векторів, то говорять, що він розкладений за цими векторами.

Означення. Якщо Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівбазис в просторі і Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів то числа Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів називаються координатами (компонентами) вектора Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів в даному базисі. Аналогічно визначаються координати вектора в базисі на площині (двома числами) і на прямій (одним числом). Координати вектора будемо позначати так: Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів

Із шкільного курсу математики відомі такі твердження:

Кожний вектор, що паралельний деякій прямій, може бути розкладений за базисом на цій прямій.

Кожний вектор, що паралельний деякій площині, може бути розкладений за базисом на цій площині.

Кожний вектор може бути розкладений за базисом в просторі.

Координати вектора в кожному випадку визначаються однозначно.

Очевидно також, що рівні вектори мають однакові координати.

При множенні вектора на число його координати множаться на це число.

Дійсно, якщо Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівто

Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівСистеми координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів

При додаванні векторів додаються їх координати.

Якщо Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівСистеми координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів то

Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівСистеми координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів

Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів

2. Лінійна залежність векторів

Лінійна комбінація декількох векторів називається тривіальною, якщо всі її коефіцієнти дорівнюють нулю. Лінійна комбінація не тривіальна, якщо хоча б один із її коефіцієнтів відмінний від нуля.

Означення. Вектори Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів називаються лінійно незалежними, якщо тільки тривіальна комбінація векторів дорівнює нулю. Якщо вектори лінійно незалежні, то із рівності Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів випливає Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів

В противному випадку вектори Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівбудуть лінійно залежними. Це значить, що існує нетривіальна лінійна комбінація цих векторів, що дорівнює нулю. Іншими словами, існують такі коефіцієнти Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів, що Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів і Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів

Якщо серед векторів Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів є нульовий, то ці вектори лінійно залежні. Взявши при нульовому вектору коефіцієнт 1, а при всіх інших – нулі, одержимо нетривіальну лінійну комбінацію, що дорівнює нулю.

Теорема. Система векторів лінійно залежна тоді і тільки тоді, коли один із них розкладається в лінійну комбінацію інших.

Д о в е д е н н я. Нехай Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів лінійно залежні, тобто існують такі коефіцієнти Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів, що Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів і хоча б один із коефіцієнтів, наприклад,

Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів В цьому випадкуСистеми координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівє лінійна комбінація векторів Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів.

Дійсно, ми можемо записати Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів

І, навпаки, нехай один із векторів, наприклад Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів, розкладений в лінійну комбінацію інших векторів:Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів

Звідси безпосередньо видно, що лінійна комбінація векторівСистеми координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів з коефіцієнтами –1, Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів дорівнює нульовому вектору. Оскільки вона нетривіальна, то вектори Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів лінійно залежні. Теорема доведена.

Довільних два колінеарних вектори лінійно залежні, і навпаки, два лінійно залежних вектори колінеарні.

Довільних три компланарних вектори лінійно залежні, і навпаки, три лінійно залежні вектори компланарні.

Кожних чотири вектори лінійно залежні.

Ці твердження пропонуємо читачеві довести самостійно.

3. Декартова система координат

Зафіксуємо в просторі точку Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів і розглянемо довільну точку

Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівРадіус-вектором точки Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівпо відношенню до точки Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів називається вектор Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівЯкщо в просторі, крім точки Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторіввибраний деякий базис, то точці Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівможна співставити впорядковану трійку чисел – координати його радіус-вектора.

Означення. Декартовою системою координат в просторі називається сукупність точки і базису.

Точка носить назву початку координат;прямі, що проходять через початок координат в напрямку базисних векторів, називаються осями координат. Перша – віссю абсцис , друга – віссю ординат, третя – віссю аплікат. Площини, що проходять через осі координат, називаються координатними площинами.

Означення. Координати радіус-вектора точки Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторівпо відношенню до початку координат називаються координатами точки Системи координат (декартова, полярна, циліндрична, сферична). Довжина і координати вектора. Векторний простір. Лінійна залежність і незалежність системи векторів в розглядуваній системі координат .

Перша координата називається абсцисою, друга – ординатою, третя


 
Загрузка...