Grįžti į temą

Vektoriai koordinačių plokštumoje

Orientacinė trukmė: ~20 min

Vektoriai koordinačių plokštumoje

Vektoriaus sąvoka

Vektorius – tai kryptinė atkarpa, turinti pradžią ir galą. Vektorius iš taško A į tašką B žymimas AB\overrightarrow{AB} arba mažąja raide su rodykle a\vec{a}.

Kiekvienas vektorius turi dvi savybes:

  • Kryptį – nurodo, kuria linkme nukreiptas vektorius
  • Ilgį (modulį) – atstumas nuo pradžios iki galo, žymimas a|\vec{a}| arba AB|\overrightarrow{AB}|

Vektoriaus koordinatės

Koordinačių plokštumoje vektorius a\vec{a} užrašomas koordinatėmis:

a=(x;  y)\vec{a} = (x;\; y)

Jei vektorius nubrėžtas iš taško A(x1;  y1)A(x_1;\; y_1) į tašką B(x2;  y2)B(x_2;\; y_2), tai jo koordinatės:

AB=(x2x1;  y2y1)\overrightarrow{AB} = (x_2 - x_1;\; y_2 - y_1)

Pavyzdys 1: Raskite vektoriaus AB\overrightarrow{AB} koordinates, kai A(2;  3)A(2;\; 3) ir B(7;  1)B(7;\; 1).

AB=(72;  13)=(5;  2)\overrightarrow{AB} = (7 - 2;\; 1 - 3) = (5;\; -2)

Pavyzdys 2: Raskite vektoriaus CD\overrightarrow{CD} koordinates, kai C(1;  4)C(-1;\; 4) ir D(3;  2)D(3;\; -2).

CD=(3(1);  24)=(4;  6)\overrightarrow{CD} = (3 - (-1);\; -2 - 4) = (4;\; -6)


Vektoriaus ilgis (modulis)

Vektoriaus a=(x;  y)\vec{a} = (x;\; y) ilgis apskaičiuojamas pagal formulę:

a=x2+y2|\vec{a}| = \sqrt{x^2 + y^2}

Atstumas tarp dviejų taškų A(x1;  y1)A(x_1;\; y_1) ir B(x2;  y2)B(x_2;\; y_2):

AB=(x2x1)2+(y2y1)2|AB| = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}

Pavyzdys 3: Raskite vektoriaus a=(3;  4)\vec{a} = (3;\; 4) ilgį.

a=32+42=9+16=25=5|\vec{a}| = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5

Pavyzdys 4: Raskite atstumą tarp taškų A(1;  2)A(1;\; 2) ir B(4;  6)B(4;\; 6).

AB=(41)2+(62)2=9+16=25=5|AB| = \sqrt{(4-1)^2 + (6-2)^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5


Vektorių sudėtis ir atimtis

Jei a=(x1;  y1)\vec{a} = (x_1;\; y_1) ir b=(x2;  y2)\vec{b} = (x_2;\; y_2), tai:

Sudėtis:

a+b=(x1+x2;  y1+y2)\vec{a} + \vec{b} = (x_1 + x_2;\; y_1 + y_2)

Atimtis:

ab=(x1x2;  y1y2)\vec{a} - \vec{b} = (x_1 - x_2;\; y_1 - y_2)

Pavyzdys 5: a=(2;  5)\vec{a} = (2;\; 5), b=(3;  1)\vec{b} = (3;\; -1). Raskite a+b\vec{a} + \vec{b} ir ab\vec{a} - \vec{b}.

a+b=(2+3;  5+(1))=(5;  4)\vec{a} + \vec{b} = (2 + 3;\; 5 + (-1)) = (5;\; 4)

ab=(23;  5(1))=(1;  6)\vec{a} - \vec{b} = (2 - 3;\; 5 - (-1)) = (-1;\; 6)


Vektoriaus daugyba iš skaičiaus

Vektorių a=(x;  y)\vec{a} = (x;\; y) padauginus iš skaičiaus kk:

ka=(kx;  ky)k \cdot \vec{a} = (kx;\; ky)

  • Jei k>0k > 0 – vektoriaus kryptis nesikečia, ilgis padidėja kk kartų
  • Jei k<0k < 0 – vektorius apverčiamas priešinga kryptimi
  • Jei k=0k = 0 – gaunamas nulinis vektorius 0=(0;  0)\vec{0} = (0;\; 0)

Pavyzdys 6: a=(4;  2)\vec{a} = (4;\; -2). Raskite 3a3\vec{a} ir 2a-2\vec{a}.

3a=(34;  3(2))=(12;  6)3\vec{a} = (3 \cdot 4;\; 3 \cdot (-2)) = (12;\; -6)

2a=(24;  2(2))=(8;  4)-2\vec{a} = (-2 \cdot 4;\; -2 \cdot (-2)) = (-8;\; 4)


Ypatingi vektoriai

Nulinis vektorius

Nulinis vektorius 0=(0;  0)\vec{0} = (0;\; 0) – jo ilgis lygus nuliui, kryptis neapibrėžta.

a+0=a\vec{a} + \vec{0} = \vec{a}

Priešingas vektorius

Vektoriaus a=(x;  y)\vec{a} = (x;\; y) priešingas vektorius:

a=(x;  y)-\vec{a} = (-x;\; -y)

a+(a)=0\vec{a} + (-\vec{a}) = \vec{0}

Lygūs vektoriai

Du vektoriai a\vec{a} ir b\vec{b} yra lygūs, jei jų koordinatės sutampa:

a=b    x1=x2 ir y1=y2\vec{a} = \vec{b} \iff x_1 = x_2 \text{ ir } y_1 = y_2

Lygūs vektoriai turi vienodą ilgį ir kryptį, bet gali būti nubrėžti iš skirtingų taškų.


Kolinearūs vektoriai

Du vektoriai a=(x1;  y1)\vec{a} = (x_1;\; y_1) ir b=(x2;  y2)\vec{b} = (x_2;\; y_2) yra kolinearūs (lygiagrečiai), jei vienas yra kito kartotinis:

b=ka\vec{b} = k \cdot \vec{a}

Tai ekvivalentu sąlygai:

x1y2x2y1=0x_1 y_2 - x_2 y_1 = 0

Pavyzdys 7: Ar vektoriai a=(2;  6)\vec{a} = (2;\; 6) ir b=(3;  9)\vec{b} = (3;\; 9) kolinearūs?

2936=1818=02 \cdot 9 - 3 \cdot 6 = 18 - 18 = 0

Taip, vektoriai kolinearūs (b=1,5a\vec{b} = 1{,}5 \cdot \vec{a}).

Pavyzdys 8: Ar vektoriai a=(1;  3)\vec{a} = (1;\; 3) ir b=(2;  5)\vec{b} = (2;\; 5) kolinearūs?

1523=56=101 \cdot 5 - 2 \cdot 3 = 5 - 6 = -1 \neq 0

Ne, vektoriai nekolinearūs.


Atkarpos vidurio taškas

Atkarpos ABAB vidurio taško MM koordinatės, kai A(x1;  y1)A(x_1;\; y_1) ir B(x2;  y2)B(x_2;\; y_2):

M=(x1+x22;  y1+y22)M = \left(\frac{x_1 + x_2}{2};\; \frac{y_1 + y_2}{2}\right)

Pavyzdys 9: Raskite atkarpos ABAB vidurį, kai A(1;  4)A(1;\; 4) ir B(5;  8)B(5;\; 8).

M=(1+52;  4+82)=(3;  6)M = \left(\frac{1 + 5}{2};\; \frac{4 + 8}{2}\right) = (3;\; 6)

Pavyzdys 10: Žinomas vidurio taškas M(4;  3)M(4;\; 3) ir vienas galas A(1;  7)A(1;\; 7). Raskite BB.

Iš formulės: xB=241=7x_B = 2 \cdot 4 - 1 = 7, yB=237=1y_B = 2 \cdot 3 - 7 = -1.

B=(7;  1)B = (7;\; -1)

Patikra: M=(1+72;  7+(1)2)=(4;  3)M = \left(\frac{1+7}{2};\; \frac{7+(-1)}{2}\right) = (4;\; 3)

Savarankiško darbo užduotys

  1. Raskite vektoriaus AB\overrightarrow{AB} koordinates ir ilgį, kai A(3;  1)A(3;\; 1) ir B(7;  4)B(7;\; 4).

  2. Duoti vektoriai a=(5;  3)\vec{a} = (5;\; -3) ir b=(2;  7)\vec{b} = (-2;\; 7). Apskaičiuokite a+b\vec{a} + \vec{b}, ab\vec{a} - \vec{b} ir 2a+3b2\vec{a} + 3\vec{b}.

  3. Raskite atstumą tarp taškų A(2;  3)A(-2;\; 3) ir B(4;  1)B(4;\; -1).

  4. Vektoriaus a\vec{a} ilgis lygus 10 ir koordinatės (6;  y)(6;\; y), kur y>0y > 0. Raskite yy.

  5. Patikrinkite, ar vektoriai a=(4;  6)\vec{a} = (4;\; -6) ir b=(6;  9)\vec{b} = (-6;\; 9) yra kolinearūs.

  6. Raskite atkarpos ABAB vidurio tašką, kai A(3;  5)A(-3;\; 5) ir B(9;  1)B(9;\; -1).

  7. Trikampio viršūnės A(1;  2)A(1;\; 2), B(5;  6)B(5;\; 6), C(7;  0)C(7;\; 0). Raskite vektorius AB\overrightarrow{AB}, BC\overrightarrow{BC} ir CA\overrightarrow{CA}. Patikrinkite, kad AB+BC+CA=0\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{BC} + \overrightarrow{CA} = \vec{0}.

  8. Žinomas vidurio taškas M(5;  2)M(5;\; 2) ir vienas galas A(3;  4)A(3;\; -4). Raskite tašką BB.

  9. Duoti taškai A(0;  0)A(0;\; 0), B(4;  2)B(4;\; 2), C(6;  1)C(6;\; -1). Apskaičiuokite AB+BC|\overrightarrow{AB}| + |\overrightarrow{BC}| ir AC|\overrightarrow{AC}|. Ar taškai yra vienoje tiesėje?

  10. Raskite tokį skaičių kk, kad vektoriai a=(k;  3)\vec{a} = (k;\; 3) ir b=(6;  9)\vec{b} = (6;\; -9) būtų kolinearūs.