Естественные науки
Геометрический смысл скалярного произведения векторов.
Добрый день всем. Представляет ли что-либо из себя скалярное произведение векторов в геометрическом плане?
Самый простой геометрический смысл: скалярное произведение векторов - это просто проекция одного вектора на направление другого.
Ещё один смысл можно выудить из теоремы косинусов, как обобщения теоремы Пифагора. Пусть два вектора исходят из общего начала, их концы соединены так, что образуется треугольник. Если теперь построить квадраты на двух его сторонах, соответствующих данным векторам, сложить их площади и из полученной суммы вычесть площадь квадрата, построенного на третьей стороне, то получится как раз удвоенное скалярное произведение данных векторов. Его знак определяет каков угол между векторами - острый, прямой или тупой.
С другой стороны можно получить и алгебраический смысл: третья сторона построенного треугольника - это разность двух данных векторов (направленная от конца вычитаемого вектора к концу уменьшаемого) и если применить к этому треугольнику теорему косинусов, то получится вот что:
(a - b)² = a² - 2(a, b) + b²
(везде над буквами должны стоять стрелочки: это векторы).
Это очень похоже на обычную формулу сокращённого умножения. Оно становится таковой, если здесь всюду стоят числа, а вместо скалярного произведения - просто их произведение. Таким образом, эта формула справедлива и для векторов. Легко проверить, что аналогичная формула будет работать и для квадрата суммы двух векторов.
В n-мерном пространстве за основу в определении скалярного произведения векторов берётся именно его выражение через координаты векторов. И уже отсюда определяется угол между векторами. Таким образом, скалярное произведение помогает понять, как расположены друг относительно друга два вектора в многомерном пространстве.
Наконец, через скалярное произведение векторов, равно и как через их векторное произведение определяется смешанное произведение трёх векторов, а у него уже есть конкретный геометрический смысл, причём как у модуля (это объём соответствующего параллелепипеда), так и у знака (от которого зависит то, какая это тройка векторов: правая, левая или компланарная).
Ещё один смысл можно выудить из теоремы косинусов, как обобщения теоремы Пифагора. Пусть два вектора исходят из общего начала, их концы соединены так, что образуется треугольник. Если теперь построить квадраты на двух его сторонах, соответствующих данным векторам, сложить их площади и из полученной суммы вычесть площадь квадрата, построенного на третьей стороне, то получится как раз удвоенное скалярное произведение данных векторов. Его знак определяет каков угол между векторами - острый, прямой или тупой.
С другой стороны можно получить и алгебраический смысл: третья сторона построенного треугольника - это разность двух данных векторов (направленная от конца вычитаемого вектора к концу уменьшаемого) и если применить к этому треугольнику теорему косинусов, то получится вот что:
(a - b)² = a² - 2(a, b) + b²
(везде над буквами должны стоять стрелочки: это векторы).
Это очень похоже на обычную формулу сокращённого умножения. Оно становится таковой, если здесь всюду стоят числа, а вместо скалярного произведения - просто их произведение. Таким образом, эта формула справедлива и для векторов. Легко проверить, что аналогичная формула будет работать и для квадрата суммы двух векторов.
В n-мерном пространстве за основу в определении скалярного произведения векторов берётся именно его выражение через координаты векторов. И уже отсюда определяется угол между векторами. Таким образом, скалярное произведение помогает понять, как расположены друг относительно друга два вектора в многомерном пространстве.
Наконец, через скалярное произведение векторов, равно и как через их векторное произведение определяется смешанное произведение трёх векторов, а у него уже есть конкретный геометрический смысл, причём как у модуля (это объём соответствующего параллелепипеда), так и у знака (от которого зависит то, какая это тройка векторов: правая, левая или компланарная).
Анастасия Баюшкина
Забыл дописать: скалярное произведение векторов - это проекция одного вектора на направление другого, единичного.
Ну поскольку оно является числом, то у него особо геометрического смысла быть не должно, не так ли? Числа просто как таковые не являются геометрическими объектами.
Мне понравилась физическая интерпретация -- работа силы при механическом перемещении равна скалярному произведения вектора силы на вектор перемещения.
Мне понравилась физическая интерпретация -- работа силы при механическом перемещении равна скалярному произведения вектора силы на вектор перемещения.
Marina Baljer
Мне она тоже нравится, только сначала векторы нужно засунуть в общее пространство)
Привет. Несомненно, представляет. Но лично я боюсь отвечать на этот вопрос))
Похожие вопросы
- Разве не чушь то, что работа =скалярному произведению вектора силы на перемещение ?
- Помогите решить задачу по стереометрии, не применяя скалярное произведение векторов.
- скалярное и векторное произведения векторов..
- Разве можно скалярно умножать вектор на вектор по странной формуле? Это же ересь
- Почему в математике нет чёткого и правильного определения векторного произведения векторов ?
- Геометрический смысл работы с матрицами и применение аксиом линейной алгебры на практике
- Векторное произведение векторов a и b равно c. Известно c и известен b. Найти a.
- Зачем нужны векторы, какой их физический смысл?
- Почему векторное произведение (ВП) перпендикулярно обоим перемножаемым векторам (В)?
- Почему энергия в формуле потенциальной энергии Ep=mgh скалярная, хотя в правой части есть множитель ускорение - вектор?