За решавање на проблеми во кои се бара да се определи вектор кој ќе биде нормален на два дадени вектора, се дефинира друг вид на производ кој е векторска величина и се нарекува векторски производ и дефинира со:
Од дефиницијата за векторски производ следуваат следните негови својства:
1.
a→×b→a→×b→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}=
−b→×a→−b→×a→ size 12{ - {b} cSup { size 8{ rightarrow } } times {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} (антикомутативен закон)
2. a→×(b→+c→)=a→×b→+a→×c→a→×(b→+c→)=a→×b→+a→×c→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times \( {b} cSup { size 8{ rightarrow } } + {c} cSup { size 8{ rightarrow } } \) = {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } + {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {c} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} (дистрибутивен закон)
3. λ(
a→×b→a→×b→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}) = (λ
a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {})×
b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}=
a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}× (λ
b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}) (множење со скалар λ)
4. Ако
a→≠0→a→≠0→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } <> {0} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} и
b→≠0→b→≠0→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } <> {0} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} тогаш,
a→×b→=0→a→×b→=0→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } = {0} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}⇔a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} и
b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} се колинеарни вектори (
a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}||
b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}).
5. Векторскиот производ меѓу единичните вектори е:
i→×j→=k→i→×j→=k→ size 12{ {i} cSup { size 8{ rightarrow } } times {j} cSup { size 8{ rightarrow } } = {k} cSup { size 8{ rightarrow } } } {},
j→×k→=i→j→×k→=i→ size 12{ {j} cSup { size 8{ rightarrow } } times {k} cSup { size 8{ rightarrow } } = {i} cSup { size 8{ rightarrow } } } {},
k→×i→=j→k→×i→=j→ size 12{ {k} cSup { size 8{ rightarrow } } times {i} cSup { size 8{ rightarrow } } = {j} cSup { size 8{ rightarrow } } } {},
i→×i→=0→i→×i→=0→ size 12{ {i} cSup { size 8{ rightarrow } } times {i} cSup { size 8{ rightarrow } } = {0} cSup { size 8{ rightarrow } } } {},
j→×j→=0→j→×j→=0→ size 12{ {j} cSup { size 8{ rightarrow } } times {j} cSup { size 8{ rightarrow } } = {0} cSup { size 8{ rightarrow } } } {},
k→×k→=0→k→×k→=0→ size 12{ {k} cSup { size 8{ rightarrow } } times {k} cSup { size 8{ rightarrow } } = {0} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}.
Ако векторите
a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} и
b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} се зададени со своите координати
a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}= {x1, y1, z1} и b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}= {x2, y2, z2},
нивниот векторски производ изразен преку координати е
a→×b→a→×b→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}=
(x1i→+y1j→+z1k→)×(x2i→+y2j→+z2k→)=(x1i→+y1j→+z1k→)×(x2i→+y2j→+z2k→)= size 12{ \( x rSub { size 8{1} } {i} cSup { size 8{ rightarrow } } +y rSub { size 8{1} } {j} cSup { size 8{ rightarrow } } +z rSub { size 8{1} } {k} cSup { size 8{ rightarrow } } \) times \( x rSub { size 8{2} } {i} cSup { size 8{ rightarrow } } +y rSub { size 8{2} } {j} cSup { size 8{ rightarrow } } +z rSub { size 8{2} } {k} cSup { size 8{ rightarrow } } \) ={}} {}
=
x
1
x
2
(
i
→
×
i
→
)
+
x
1
y
2
(
i
→
×
j
→
)
+
x
1
z
2
(
i
→
×
k
)
+
+
y
1
x
2
(
j
→
×
i
→
)
+
y
1
y
2
(
j
→
×
j
→
)
+
y
1
z
2
(
j
→
×
k
)
+
+
z
1
x
2
(
k
→
×
i
→
)
+
z
1
y
2
(
k
→
×
j
→
)
+
z
1
z
2
(
k
→
×
k
→
)
=
=
x
1
x
2
(
i
→
×
i
→
)
+
x
1
y
2
(
i
→
×
j
→
)
+
x
1
z
2
(
i
→
×
k
)
+
+
y
1
x
2
(
j
→
×
i
→
)
+
y
1
y
2
(
j
→
×
j
→
)
+
y
1
z
2
(
j
→
×
k
)
+
+
z
1
x
2
(
k
→
×
i
→
)
+
z
1
y
2
(
k
→
×
j
→
)
+
z
1
z
2
(
k
→
×
k
→
)
=
alignl { stack {
size 12{ {}=x rSub { size 8{1} } x rSub { size 8{2} } \( {i} cSup { size 8{ rightarrow } } times {i} cSup { size 8{ rightarrow } } \) +x rSub { size 8{1} } y rSub { size 8{2} } \( {i} cSup { size 8{ rightarrow } } times {j} cSup { size 8{ rightarrow } } \) +x rSub { size 8{1} } z rSub { size 8{2} } \( {i} cSup { size 8{ rightarrow } } times k \) +{}} {} #
+y rSub { size 8{1} } x rSub { size 8{2} } \( {j} cSup { size 8{ rightarrow } } times {i} cSup { size 8{ rightarrow } } \) +y rSub { size 8{1} } y rSub { size 8{2} } \( {j} cSup { size 8{ rightarrow } } times {j} cSup { size 8{ rightarrow } } \) +y rSub { size 8{1} } z rSub { size 8{2} } \( {j} cSup { size 8{ rightarrow } } times k \) +{} {} #
+z rSub { size 8{1} } x rSub { size 8{2} } \( {k} cSup { size 8{ rightarrow } } times {i} cSup { size 8{ rightarrow } } \) +z rSub { size 8{1} } y rSub { size 8{2} } \( {k} cSup { size 8{ rightarrow } } times {j} cSup { size 8{ rightarrow } } \) +z rSub { size 8{1} } z rSub { size 8{2} } \( {k} cSup { size 8{ rightarrow } } times {k} cSup { size 8{ rightarrow } } \) ={} {}
} } {}
=
x
1
y
2
k
→
+
x
1
z
2
(
−
j
→
)
+
y
1
x
2
(
−
k
→
)
+
y
1
z
2
i
→
+
z
1
x
2
j
→
+
z
1
y
2
(
−
i
→
)
=
=
x
1
y
2
k
→
+
x
1
z
2
(
−
j
→
)
+
y
1
x
2
(
−
k
→
)
+
y
1
z
2
i
→
+
z
1
x
2
j
→
+
z
1
y
2
(
−
i
→
)
=
size 12{ {}=x rSub { size 8{1} } y rSub { size 8{2} } {k} cSup { size 8{ rightarrow } } +x rSub { size 8{1} } z rSub { size 8{2} } \( - {j} cSup { size 8{ rightarrow } } \) +y rSub { size 8{1} } x rSub { size 8{2} } \( { - k} cSup { size 8{ rightarrow } } \) +y rSub { size 8{1} } z rSub { size 8{2} } {i} cSup { size 8{ rightarrow } } +z rSub { size 8{1} } x rSub { size 8{2} } {j} cSup { size 8{ rightarrow } } +z rSub { size 8{1} } y rSub { size 8{2} } \( - {i} cSup { size 8{ rightarrow } } \) ={}} {}
=
(
y
1
z
2
−
z
1
y
2
)
i
→
+
(
z
1
x
2
−
x
1
z
2
)
j
→
+
(
x
1
y
2
−
y
1
x
2
)
k
→
=
=
(
y
1
z
2
−
z
1
y
2
)
i
→
+
(
z
1
x
2
−
x
1
z
2
)
j
→
+
(
x
1
y
2
−
y
1
x
2
)
k
→
=
size 12{ {}= \( y rSub { size 8{1} } z rSub { size 8{2} } - z rSub { size 8{1} } y rSub { size 8{2} } \) {i} cSup { size 8{ rightarrow } } + \( z rSub { size 8{1} } x rSub { size 8{2} } - x rSub { size 8{1} } z rSub { size 8{2} } \) {j} cSup { size 8{ rightarrow } } + \( x rSub { size 8{1} } y rSub { size 8{2} } - y rSub { size 8{1} } x rSub { size 8{2} } \) {k} cSup { size 8{ rightarrow } } ={}} {}
=∣y1z1y2z2∣i→+∣z1x1z2x2∣j→+∣x1y1x2y2∣k→=∣y1z1y2z2∣i→+∣z1x1z2x2∣j→+∣x1y1x2y2∣k→ size 12{ {}= lline matrix {
y rSub { size 8{1} } {} # z rSub { size 8{1} } {} ##
y rSub { size 8{2} } {} # z rSub { size 8{2} } {}
} rline {i} cSup { size 8{ rightarrow } } + lline matrix {
z rSub { size 8{1} } {} # x rSub { size 8{1} } {} ##
z rSub { size 8{2} } {} # x rSub { size 8{2} } {}
} rline {j} cSup { size 8{ rightarrow } } + lline matrix {
x rSub { size 8{1} } {} # y rSub { size 8{1} } {} ##
x rSub { size 8{2} } {} # y rSub { size 8{2} } {}
} rline {k} cSup { size 8{ rightarrow } } " "} {},
односно
a→×b→a→×b→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}=∣y1z1y2z2∣, ∣z1x1z2x2∣, ∣x1y1x2y2∣=∣y1z1y2z2∣, ∣z1x1z2x2∣, ∣x1y1x2y2∣ size 12{ {}= left lbrace lline matrix {
y rSub { size 8{1} } {} # z rSub { size 8{1} } {} ##
y rSub { size 8{2} } {} # z rSub { size 8{2} } {}
} rline ", " lline matrix {
z rSub { size 8{1} } {} # x rSub { size 8{1} } {} ##
z rSub { size 8{2} } {} # x rSub { size 8{2} } {}
} rline ", " lline matrix {
x rSub { size 8{1} } {} # y rSub { size 8{1} } {} ##
x rSub { size 8{2} } {} # y rSub { size 8{2} } {}
} rline right rbrace " "} {},
или изразен преку троредна детермината
a→×b→a→×b→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}=
∣i→j→k→x1y1z1x2y2z2∣∣i→j→k→x1y1z1x2y2z2∣ size 12{ lline matrix {
{i} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {j} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {k} cSup { size 8{ rightarrow } } {} ##
x rSub { size 8{1} } {} # y rSub { size 8{1} } {} # z rSub { size 8{1} } {} ##
x rSub { size 8{2} } {} # y rSub { size 8{2} } {} # z rSub { size 8{2} } {}
} rline } {}.
6. Плоштината на паралелограмот образуван од векторите
a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} и
b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} е еднаква со интензитетот на нивниот векторски производ
Pпаралеограм= |
a→×b→a→×b→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}|,
бидејќи висината на паралелограмот е h = |
b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}| sin
∠∠ size 12{∠} {}(
a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {},
b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}), (Сл. 1.9) .
Table 2
|
| Слика 1.9. Висина во паралелограм |
7. Плоштината P на триаголникот чии темиња се во три точки со зададени координати A(x1, y1, z1), B(x2, y2, z2) и C(x3, y3, z3) е
P =
12∣AB→×AC∣→12∣AB→×AC∣→ size 12{ { {1} over {2} } { \lline ital "AB"} cSup { size 8{ rightarrow } } times { ital "AC" \lline } cSup { size 8{ rightarrow } } } {}.
Забелешка: Двата вектора кои го образуваат паралелограмот (триаголникот) треба да имаат почеток во иста точка.
Пример 1. Ако
a→a→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}= {2, -1, 3}, b→b→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}= {0, 1, 7} и c→c→ size 12{ {c} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}= {1, 4, 5}, да се најде
(b→×c→)×(a→×b→)(b→×c→)×(a→×b→) size 12{ \( {b} cSup { size 8{ rightarrow } } times {c} cSup { size 8{ rightarrow } } \) times \( {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } \) } {}?
Решение.Најпрво се определуваат координатите на векторите
b→×c→b→×c→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } times {c} cSup { size 8{ rightarrow } } } {} и
a→×b→a→×b→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}.
b→×c→b→×c→ size 12{ {b} cSup { size 8{ rightarrow } } times {c} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}=
∣i→j→k→017145∣=5i→+7j→−k→−28i→=−23i→+7j→−k→∣i→j→k→017145∣=5i→+7j→−k→−28i→=−23i→+7j→−k→ size 12{ lline ` matrix {
{i} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {j} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {k} cSup { size 8{ rightarrow } } {} ##
0 {} # 1 {} # 7 {} ##
1 {} # 4 {} # 5{}
} ` rline `=5 {i} cSup { size 8{ rightarrow } } +7 {j} cSup { size 8{ rightarrow } } - {k} cSup { size 8{ rightarrow } } - "28" {i} cSup { size 8{ rightarrow } } = - "23" {i} cSup { size 8{ rightarrow } } +7 {j} cSup { size 8{ rightarrow } } - {k} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}= {-23, 7, -1},
a→×b→a→×b→ size 12{ {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } } {}=
∣i→j→k→2−13017∣=−7i→+2k→−14j→−3i→=−10i→−14j→+2k→={−10,−14,2}∣i→j→k→2−13017∣=−7i→+2k→−14j→−3i→=−10i→−14j→+2k→={−10,−14,2} size 12{ = lline ` matrix {
{i} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {j} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {k} cSup { size 8{ rightarrow } } {} ##
2 {} # - 1 {} # 3 {} ##
0 {} # 1 {} # 7{}
} ` rline = - 7 {i} cSup { size 8{ rightarrow } } +2 {k} cSup { size 8{ rightarrow } } - "14" {j} cSup { size 8{ rightarrow } } - 3 {i} cSup { size 8{ rightarrow } } = - "10" {i} cSup { size 8{ rightarrow } } - "14" {j} cSup { size 8{ rightarrow } } +2 {k} cSup { size 8{ rightarrow } } = lbrace - "10", - "14",2 rbrace } {}.
Бараниот производ е вектор чии координати се пресметуваат со детерминантата
(b→×c→)×(a→×b→)(b→×c→)×(a→×b→) size 12{ \( {b} cSup { size 8{ rightarrow } } times {c} cSup { size 8{ rightarrow } } \) times \( {a} cSup { size 8{ rightarrow } } times {b} cSup { size 8{ rightarrow } } \) } {} =
∣i→j→k→−237−1−10−142∣=2∣i→j→k→−237−1−5−71∣=∣i→j→k→−237−1−10−142∣=2∣i→j→k→−237−1−5−71∣= size 12{ lline ` matrix {
{i} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {j} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {k} cSup { size 8{ rightarrow } } {} ##
- "23" {} # 7 {} # - 1 {} ##
- "10" {} # - "14" {} # 2{}
} ` rline `=2 lline ` matrix {
{i} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {j} cSup { size 8{ rightarrow } } {} # {k} cSup { size 8{ rightarrow } } {} ##
- "23" {} # 7 {} # - 1 {} ##
- 5 {} # - 7 {} # 1{}
} ` rline ={}} {}
= 2(
7i→+161k→+5j→+35k→+23j→−7i→)=2(0i→+28j→+196k→)={0,56,392}.7i→+161k→+5j→+35k→+23j→−7i→)=2(0i→+28j→+196k→)={0,56,392}. size 12{7 {i} cSup { size 8{ rightarrow } } +"161" {k} cSup { size 8{ rightarrow } } +5 {j} cSup { size 8{ rightarrow } } +"35" {k} cSup { size 8{ rightarrow } } +"23" {j} cSup { size 8{ rightarrow } } - 7 {i} cSup { size 8{ rightarrow } } \) =2 \( 0 {i} cSup { size 8{ rightarrow } } +"28" {j} cSup { size 8{ rightarrow } } +"196" {k} cSup { size 8{ rightarrow } } \) = lbrace 0,"56","392" rbrace "." } {} ◄