Определители и их применение в алгебре и геометрии (стр. 3 из 4)

Согласно правилу Крамера значение неизвестной переменной равно частному от определителя данной неизвестной и определителя системы. Значит переменная x₁₌

_; x₁=

.

Действуя по тому же алгоритму, найдем значения переменных x₂ и x₃:

По правилу равнобедренных треугольников, основания которых параллельны главной и побочной диагоналям матрицы получим:

= 2*11*4+3*11*(-1)+4*(-2)*3= 88-33-24=31 =60

-2*(-2)*11-3*4*4 – (-1)*11*3= 44-48+33=29

Значит x₂=

Значит x₃=

Для доказательства истинности правила Крамера, проверим полученные значения переменных, подставив полученные значения в систему:

После подстановки мы получили верное числовое равенство, значит, правило Крамера истинно для решения системы n уравнений с n неизвестными. Ответ: (3;1;1)

Глава 2. Векторное произведение

1. Определения

Опр. Векторным произведением двух векторов А и В называется новый вектор С длина которого численно равна площади параллелограмма построенного на векторах А и В перпендикулярный к плоскости этих векторов и направленный в такую сторону, чтобы кратчайший поворот от А к В вокруг полученного вектора С представляется происходящим против часовой стрелки, если смотреть из конца С.

Из этого определения следует, что длина вектора С равна:

.

Следствие. Векторное произведение равно нулевому вектору в том и только в том случае, когда по крайней мере один из перемножаемых векторов является нулевым, или если эти векторы параллельны (коллинеарны).

2. Свойства векторного произведения

1. При перестановке сомножителей векторное произведение умножается на (-1). То есть ВxА=-(АxВ).

2. Векторное произведение обладает свойством сочетательности относительно числового множителя:

и , т.е. чтобы умножить векторное произведение векторов на число, достаточно умножить на это число один из сомножителей.

3. Векторное произведение подчиняется распределительному закону, то есть

.

4. Длина векторного произведения неколлинеарных векторов А и В численно равна площади параллелограмма, построенного на приведённых к общему началу векторах А и В, как на сторонах.

3. Доказательства свойств

1. В самом деле, площадь параллелограмма, построенного на векторах А и В, а также и его плоскость не меняются при перестановке А и В. Поэтому векторы А*В и В*А имеют одинаковые длины и коллинеарны. Направления же этих векторов противоположны; действительно, если смотреть на плоскость векторов А и В с конца вектора А*В, то кратчайший поворот от В к А будет казаться происходящим по часовой стрелке. Следовательно, вектор В*А будет направлен в противоположную сторону.

Заметим ещё, что в случае коллинеарности векторов А и В равенство АxВ=-(ВxА) очевидно, так как тогда АxВ и ВxA – нулевые векторы.

2. Обе формулы доказываются аналогично. Докажем, например, первую из них. Ограничимся случаем

>0.

Для доказательства равенства векторов

(АxВ) и АxВ заметим прежде всего, что длины этих векторов одинаковы:

.

Направления же векторов

(А*В) и А*В совпадают, так как при умножении вектора на положительное число его направление не меняется.

3. Для доказательства заметим сначала, что произведение АxС⁰, где С⁰ – единичный вектор, можно построить так (рис. 1).

рис. 1.

Спроектируем вектор А=

на плоскость, перпендикулярную к С⁰, и полученную вектор-проекцию ₁ повернём в этой плоскости вокруг точки О по часовой стрелке на 90⁰ (если смотреть на плоскость с конца вектора С⁰).

Полученный вектор

₂ и равен А*С⁰. В самом деле,

1) ОА₂=ОА₁=Аcos(90⁰-φ)=Asinф, где ф – угол между векторами А и С⁰;

2) Вектор

₂ перпендикулярен к векторам А и С⁰ представляется совершающимся против часовой стрелки. Итак, ₂=А*С⁰.

Пусть теперь даны единичный вектор С⁰, перпендикулярная к нему плоскость р и треугольник ОА₁В₁ (рис. 2.), в котором

₁=А, =В и ₁=А+В.