高数同济六版课件D8_2点积叉积

目录上页下页返回结束*三、向量的混合积第二节一、两向量的数量积二、两向量的向量积数量积向量积*混合积第八章目录上页下页返回结束1M一、两向量的数量积沿与力夹角为的直线移动,W1.定义设向量的夹角为,称记作数量积(点积).引例.设一物体在常力F作用下,位移为s,则力F所做的功为cossFsFW2Mba的与为baba,s目录上页下页返回结束记作故2.性质为两个非零向量,则有bajrPbbabaajrPaa)1(ba,)2(0ba0ba则0,0ba,0时当a上的投影为在ab,0,时当同理bba目录上页下页返回结束3.运算律(1)交换律(2)结合律)(ba)()(ba)(ba)(ba(3)分配律事实上,当0c时,显然成立;时当0cc)(bababcjrPacjrPcbabacjrPccbaccjrPjrPacjrPcbcjrPccacb)(jrPbac目录上页下页返回结束例1.证明三角形余弦定理cos2222abbac证:如图.则cos2222abbac,aBC,bACcBAABCabc2c)()(babaaabbba22a2bcos2baccbbaa,,设目录上页下页返回结束4.数量积的坐标表示设则0zzyyxxbababa当为非零向量时,coszzyyxxbababa222zyxaaa222zyxbbb由于cosba,kajaiaazyx,kbjbibbzyx)(kajaiazyx)(kbjbibzyxjikjikbaba两向量的夹角公式,得目录上页下页返回结束)(MB,)(MABM例2.已知三点,)2,1,2(),1,2,2(,)1,1,1(BAMAMB.A解:,1,10,1,01则AMBcos10022AMB求MBMAMAMB故目录上页下页返回结束为).求单位时间内流过该平面域的流体的质量P(流体密度例3.设均匀流速为的流体流过一个面积为A的平面域,与该平面域的单位垂直向量解:单位时间内流过的体积:PA的夹角为且vvnv为单位向量A目录上页下页返回结束二、两向量的向量积引例.设O为杠杆L的支点,有一个与杠杆夹角为OQOLPQ符合右手规则OQFFsinOPsinOPMFOPOPMM矩是一个向量M:的力F作用在杠杆的P点上,则力F作用在杠杆上的力FoPFMFM目录上页下页返回结束1.定义定义向量方向:(叉积)记作且符合右手规则模:向量积,，的夹角为设ba,c,acbccsinabbac称c的与为向量babacba引例中的力矩思考:右图三角形面积abS＝目录上页下页返回结束2.性质为非零向量,则，0sinπ0或即aa)1(0ba,)2(0baba∥,0,0时当baba∥0basinab03.运算律(2)分配律(3)结合律(证明略)abcba)(cbcaba)()(ba)(baba)1(证明:sinabba目录上页下页返回结束)(kajaiazyx)(kbjbibzyx4.向量积的坐标表示式设则,kajaiaazyx,kbjbibbzyx)(iibaxxibabayzzy)(jbabazxxz)(kbabaxyyx)()(jjbayy)(kkbazzijk目录上页下页返回结束向量积的行列式计算法kjixayazaxbybzb,zxzxbbaaibabayzzy)(jbabazxxz)(kbabaxyyx)(kajaiaazyxkbjbibbzyx(行列式计算见上册P355～P358)目录上页下页返回结束例4.已知三点,)7,4,2(),5,4,3(,)3,2,1(CBA角形ABC的面积.解:如图所示,CBASABC21kji222124)(21,4,622222)6(42114sin21ABAC21ACAB求三目录上页下页返回结束一点M的线速度例5.设刚体以等角速度绕l轴旋转,导出刚体上的表示式.Ml解:在轴l上引进一个角速度向量使a其在l上任取一点O,O作它与则点M离开转轴的距离a且符合右手法则的夹角为,sinr,,rv方向与旋转方向符合右手法则,向径目录上页下页返回结束*三、向量的混合积1.定义已知三向量称数量混合积.记作几何意义为棱作平行六面体,底面积高h故平行六面体体积为hAVcba)(cba,,,cba的为cba,,,Abaccba,,以则其cba)(cbabacba目录上页下页返回结束zyxzyxbbbaaaxcyczckji2.混合积的坐标表示设xayazaxbybzbzxzxbbaayxyxbbaacba)(ba,),,(zyxaaaacbazyzybbaa,),,(zyxbbbb),,(zyxcccc,zyzybbaa,zxzxbbaayxyxbbaaxcyczc目录上页下页返回结束3.性质(1)三个非零向量共面的充要条件是0(2)轮换对称性:][(可用三阶行列式推出)cbacba,,abc][abc][abcabc目录上页下页返回结束例6.已知一四面体的顶点4),求该四面体体积.1A2A3A4A解:已知四面体的体积等于以向量为棱的平行六面体体积的故6112xx12yy12zz13xx13yy13zz14xx14yy14zz,21AA,31AA41AA][413121AAAAAA目录上页下页返回结束例7.已知A(1,2,0)、B(2,3,1)、C(4,2,2)、),,(zyxM四点共面,求点M的坐标x、y、z所满足的方程.解:A、B、C、M四点共面0ABCM1x2y0z111302展开行列式即得点M的坐标所满足的方程AM、AB、AC三向量共面][ACABAM0432zyx0即目录上页下页返回结束内容小结设1.向量运算加减:数乘:点积:),,(zzyyxxbabababa),,(zyxaaaazzyyxxbabababa),,(,),,(,),,(zyxzyxzyxccccbbbbaaaa叉积:kjixayazaxbybzbba目录上页下页返回结束混合积:2.向量关系:xxabyyabzzab0zzyyxxbababazyxzyxzyxcccbbbaaacba)(cba共面cba,,0zyxzyxzyxcccbbbaaa0)(cba0ba目录上页下页返回结束思考与练习1.设计算并求夹角的正弦与余弦.)3,1,1(,321cos1211sin答案:2.用向量方法证明正弦定理:CcBbAasinsinsinba,,1baba,,2jibkjia,baba及BabcAC目录上页下页返回结束证:由三角形面积公式AcbsinBacsinBbAasinsin所以CcsinCbasin因ABACSABC21BCBA21CACB21ABACCACBBabcAC目录上页下页返回结束P223,4,6,7,9(1);(2),10,12第三节作业目录上页下页返回结束2234π3cos322)2(17备用题1.已知向量的夹角且解：,4π3ba,,2||a,3||b)()(babaaabb22cos2bbaa17ba目录上页下页返回结束22200)2(211ABCD在顶点为三角形中,,)2,1,1(A)0,1,1(B的和)1,3,1(C求AC边上的高BD.解：)3,4,0(AC,5)3(422||AC)2,2,0(AB三角形ABC的面积为||21ABACS21S||AC||BD5211||BD52||BD2.而故有