Естественные науки

Неопределенность направленности нулевого вектора. Правда или нет?

Поставим такой вопрос: какой вектор B нужно добавить к вектору А, чтобы полученный вектор А+В был перпендикулярным к вектору А? Чтобы ответить на данный вопрос, возьмем условие перпендикулярности двух векторов: А (A+B)=0; Раскроем скобки: А А + А В = 0; Распишем скалярное произведение А В: |A| |B| cos(alpha); Подставим в предыдущее уравнение: A A + |A| |B| cos(alpha) = 0; Расписав скалярное произведение векторов А А, получаем: |A|^2 + |A| |B| cos(alpha) = 0; Уравнение имеет два решения: |A| = 0; |A| + |B| cos(alpha)=0. Рассмотрим 2 решение: cos(alpha)=- |A|/|B| и подставив в исходное уравнение, получим, 0=0, значит решение неверное. Т. е. получается, что нужно добавить вектор В любого направления, чтобы они были перпендикулярны, а это бред. Рассмотрим первое решение. Получается, что если вектор А нулевой, то скалярное произведение векторов А и А+В не зависит от косинуса угла между ними и всегда равно нулю. А это значит, что любой нулевой вектор перпендикулярен любому ненулевому вектору в пространстве, т. е., получается, направление нулевого вектора определено. Вот вам парадокс. Хочу знать ваши мнения по этому поводу. Если что-то непонятно - спрашивайте, все поясню. Спасибо
|A| + |B| cos(alpha)=0.
Рассмотрим 2 решение:
cos(alpha)=- |A|/|B| и подставив в исходное уравнение, получим, 0=0, значит решение неверное.

Начиная с этого момента ничего не понял. В какое исходное уравнение вы это подставляете и как получаете 0=0? Данное уравнение просто предельно ясно говорит, какой угол должен быть между векторами A и B, чтобы их сумма была перпендикулярна вектору А. Ясно, что длину вектора B можно выбирать произвольно, при условии, что эта длина будет ≥|A|, иначе косинус получится <-1. Если |B|=|A|, то угол между ними будет равен π, т. е. они будут противонаправлены и равны и их сумма будет равна нулевому вектору, если же |B|>|A|, то их суммой будет вполне определённый ненулевой вектор, перпендикулярный вектору A.
А что до того, что нулевой вектор действительно перпендикулярен и параллелен любому вектору, так это правда. См. ответы выше.
Фантин Дмитрий
Фантин Дмитрий
76 386
Лучший ответ
и что? перпендикулярность в векторных пространствах означает, что скалярное произведение равно нулю. Нуль всем перпендикулярен. и параллелен
Jura Sneg Sneg
Jura Sneg Sneg
63 581
Катюша Лаврухина Неправда, почитайте комментарий отвечающего выше. И, небольшая просьба: по-/перечитайте курс аналитической геометрии
Анна Чжоу Ребят, вы вообще о чём спорите, я так и не понял? О том, кто из вас более крутой математик? Смешно, ей-богу.
A С =|A| |С| cos(a) = 0 (т. к. |A|=0) => угол между векторами определить невозможно, направление нулевого вектора не определено

Дальше:
C = A+B
|C| = |A| + |B| = |B|
И т. к. длины B и C совпадают, то B=C (проверить можно сложив векторы по правилу треугольника)

|A| |A| + |A| |B| cos(alpha) = 0; - выполняется всегда => не зависит от значения косинуса

|A| + |B| cos(alpha)=0.
Рассмотрим 2 решение:
cos(alpha)=- |A|/|B| и подставив в исходное уравнение, получим, 0=0, значит решение неверное.
Т. е. получается, что нужно добавить вектор В любого направления, чтобы они были перпендикулярны

И достаточно умножить любой вектор на 0, чтобы он стал параллелен нулевому.. .
Тогда нулевой вектор будет и параллелен, и перпендикулярен одному и тому же вектору, то есть - опять же направление не определено.
Катюша Лаврухина "Дальше:
C = A+B
|C| = |A| + |B| = |B|"
Положим, это не совсем верно. Ведь изначально мы не ставили условия, что вектор А - нулевой. Правильнее все-таки будет написать |C| = |A+B| .
Да, про умножение я не подумал, спасибо за наводку, немного не додумал. Получается, никакого парадокса нет) Спасибо за ответ
Любой вектор имеет направление и показыватся это на чертеже. Алгебра которую написали ничего общего с вектором не имеет, поэтому разговор вести бессмысленно!
Андрей Калугин
Андрей Калугин
70 615
Катюша Лаврухина Вы ошибаетесь, нулевой вектор ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ не имеет направления, точнее, его направление неопределено. Кроме того, алгебра и геометрия связаны некоторыми формульными выражениями, в виде модулей, углов и прочей дребедени. Ваши рассуждения бессмысленны
Вектор направлен перпендикулярно плоскости.
Катюша Лаврухина Ответ ни к чему и утверждение само по себе не имеет смысла
Все правильно Вы посчитали, только с выводами поторопились.

Давайте посмотрим на выражение

cos (alpha) = - |A|/|B|

повнимательней. Из него следует, что, во-первых, |B| должен быть больше, чем |A| (за исключением одного случая, который сейчас станет ясен) , а, во-вторых, угол должен быть в диапазоне от pi/2 до pi. Итак, для каждого направления существует такой вектор В, который при добавлении к А даст вектор, перпендикулярный А. И это правильно.

В самом деле. Представим В как сумму двух векторов, один из которых параллелен А, а второй перпендикулярен

В = а А + С,

где а - число, а С - вектор, перпендикулярный А. При сложении А и В компонента вдоль А должна исчезнуть, так что а = -1, получаем что искомых векторов много и все они представимы в виде

В = -А + С

Изменяя длину С получаем различные углы между А и В в соответствии с алгебраическим решением. Случаю |C| = 0 соответствует А + В = 0, т. е. нулевой вектор. В смысле определения перпендикулярности через скалярное произведение он, действительно, перпендикулярен (и параллелен) любому вектору. Его направление естественным образом не определяется. В каких-то ситуациях это может представляться абсурдом (тогда его случай надо оговаривать особо) , а вот в каких-то, наоборот, оно избавляет от искусственных сложностей.
Сергей Дижа
Сергей Дижа
2 952