同濟大學(xué)高等數(shù)學(xué)上課件D72點積叉積

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1、會計學(xué)1同濟大學(xué)高等數(shù)學(xué)上課件同濟大學(xué)高等數(shù)學(xué)上課件D72點積叉積點積叉積1M沿與力夾角為的直線移動,W1. 定義定義設(shè)向量的夾角為 ,稱 記作數(shù)量積(點積) .引例引例. 設(shè)一物體在常力 F 作用下, F位移為 s ,則力F 所做的功為cossFsFW2Mbacosba的與為baba,s機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第1頁/共27頁,0時當(dāng)a上的投影為在ab記作故,0,時當(dāng)同理babj rPb2. 性質(zhì)性質(zhì)為兩個非零向量,則有baj rPcosbbabaaj rPbaaa) 1 (2aba,)2(0baba ba0ba則2),(ba0,0ba機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第2頁/

2、共27頁(1) 交換律(2) 結(jié)合律),(為實數(shù)abbaba)()( ba)(ba)()(ba)(ba)(ba(3) 分配律cbcacba事實上, 當(dāng)0c時, 顯然成立 ;時當(dāng)0cc)(ba babcj rPacj rPcbabacj rPc cbaccj rPj rPacj rP cbcj rPccacb)(j rPbac機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第3頁/共27頁ABCabccos2222abbac證證:則cos2222abbac如圖 . 設(shè),aBC,bACcBAbac2c)()(babaaabbba22a2bcos2baccbbaa,機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第4頁/共

3、27頁設(shè)則, 10zzyyxxbababa當(dāng)為非零向量時,cos zzyyxxbababa222zyxaaa222zyxbbb由于 bacosba,kajaiaazyx,kbjbibbzyxba)(kajaiazyx)(kbjbibzyxii jjkk jikjikbaba baba,兩向量的夾角公式 , 得機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第5頁/共27頁)(MB, )(MA BM, )2,1 ,2(),1 ,2,2(, )1 , 1 , 1(BAM AMB . A解解:, 1, 1 0, 1,0 1則AMBcos10022213AMB求MBMAMAMB故機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束

4、 第6頁/共27頁為 ) .求單位時間內(nèi)流過該平面域的流體的質(zhì)量P (流體密度的流體流過一個面積為 A 的平面域 ,與該平面域的單位垂直向量,A解解:單位時間內(nèi)流過的體積APAA的夾角為且vvncosvcosvnv vnn為單位向量機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第7頁/共27頁引例引例. 設(shè)O 為杠桿L 的支點 ,有一個與杠桿夾角為OQOLPQ符合右手規(guī)則OQFFsinOPsinOPMFOPOPM M矩是一個向量 M :的力 F 作用在杠桿的 P點上 ,則力 F 作用在杠桿上的力FoPFMFM 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第8頁/共27頁定義向量方向 :(叉積)記作且符合右手規(guī)則

5、模 :向量積 ,，的夾角為設(shè)ba,c,acbccsinabbac稱c的與為向量babacba引例中的力矩FOPM思考思考: 右圖三角形面積abba21S機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第9頁/共27頁為非零向量, 則，0sin或即0aa) 1 (0ba,)2(0baba,0,0時當(dāng)baba0basinab03. 運算律運算律(2) 分配律(3) 結(jié)合律(證明略)abcba)(cbcaba )()( ba)(baba) 1 (證明證明:機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第10頁/共27頁)(kajaiazyx)(kbjbibzyx設(shè)則,kajaiaazyx,kbjbibbzyxba)(ii

6、baxx)(jibayx)(kibazx)(ijbaxy)(kjbazy)(ikbaxz)(jkbayzibabayzzy)(jbabazxxz)(kbabaxyyx)()(jjbayy)(kkbazzijk機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第11頁/共27頁kjixayazaxbybzb,zyzybbaa,zxzxbbaayxyxbbaabaibabayzzy)(jbabazxxz)(kbabaxyyx)(kajaiaazyxkbjbibbzyx( 行列式計算見 P339P342 ) 機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第12頁/共27頁, )7,4,2(),5,4,3(, )3,2, 1

7、(CBA角形 ABC 的面積 解解: 如圖所示,CBASABC21kji222124)(21,4,622222)6(42114sin21AB AC21ACAB求三機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第13頁/共27頁一點 M 的線速度導(dǎo)出剛體上 的表示式 . Ml解解: 在軸 l 上引進一個角速度向量使a其在 l 上任取一點 O,O作它與則點 M離開轉(zhuǎn)軸的距離a且符合右手法則的夾角為 , ,sinar, rOM vsinr,vr rvvv方向與旋轉(zhuǎn)方向符合右手法則 ,r向徑機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第14頁/共27頁1. 定義定義已知三向量稱數(shù)量混合積混合積 .記作幾何意義幾何意義

8、為棱作平行六面體,底面積高h故平行六面體體積為hAV coscba)(cba,cba的為cba,Abaccba,以則其cosbaccba)(cbabacba機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第15頁/共27頁zyxzyxbbbaaaxcyczckji設(shè)xayazaxbybzbzxzxbbaayxyxbbaacba)(ba, ),(zyxaaaa cbazyzybbaa, ),(zyxbbbb ),(zyxcccc ,zyzybbaa,zxzxbbaayxyxbbaaxcyczc機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第16頁/共27頁(1) 三個非零向量共面的充要條件是0(2) 輪換對稱性 :(

9、可用三階行列式推出)cbacba,a b cab ca bcabc機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第17頁/共27頁),(kkkkzyxA,3,2, 1(k4 ) , 求該四面體體積 . 1A2A3A4A解解: 已知四面體的體積等于以向量為棱的平行六面體體積的,61故 61V6112xx 12yy 12zz 13xx 13yy 13zz 14xx 14yy 14zz ,21AA,31AA41AA413121AAAAAA機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第18頁/共27頁, )3,3,2(),6,5,4(, )1 , 1 , 1(CBA共面 .解解: 因0)17,15,10(DABCD34

10、512291416故 A , B , C , D 四點共面 .ADACAB機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第19頁/共27頁設(shè)1. 向量運算加減:數(shù)乘:點積:),(zzyyxxbabababa),(zyxaaaazzyyxxbabababa),(, ),(, ),(zyxzyxzyxccccbbbbaaaa叉積:kjixayazaxbybzbba機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第20頁/共27頁2. 向量關(guān)系:xxabyyabzzab0zzyyxxbabababa/ba 0bazyxzyxzyxcccbbbaaacba)(cba共面cba,0zyxzyxzyxcccbbbaaa0)(c

11、ba機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 0ba第21頁/共27頁1. 設(shè)計算并求夾角 的正弦與余弦 .)3, 1, 1 (,321cos1211sin答案答案:2. 用向量方法證明正弦定理:CcBbAasinsinsinba,1baba,2jibkjia,baba及BabcAC機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第22頁/共27頁AcbsinBacsinBbAasinsin所以CcsinCbasin因BabcACABACSABC21BCBA21CACB21ABAC BCBACACB機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第23頁/共27頁 作業(yè)作業(yè) P310 3 , 4 , 6 , 7 , 9(1

12、) ; (2) , 10 , 12第三節(jié) 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第24頁/共27頁22343cos322)2(171. 已知向量的夾角且解：解：,43ba ,. |ba 求, 2|a, 3|b2ba)()(babaaaba2bb22cos2bbaa17ba機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第25頁/共27頁22200)2(211ABCD在頂點為三角形中, , ) 2 , 1, 1 ( A)0, 1 , 1 (B的和) 1,3, 1(C求 AC 邊上的高 BD .解：解：)3,4,0(AC, 5)3(422| AC)2,2,0(AB三角形 ABC 的面積為 |21ABACS21S| AC| BD5211| BD52|BD而故有機動 目錄 上頁 下頁 返回 結(jié)束 第26頁/共27頁