Понятие вектора в пространстве

Вступление

Изучение геометрии в старших классах подводит нас к важному этапу — расширению представлений о геометрических объектах с плоскости в трёхмерное пространство. Одним из ключевых понятий, которое при этом требует переосмысления и углубления, является понятие вектора.
В курсе планиметрии вы уже познакомились с векторами на плоскости: научились изображать их, определять длину, выполнять операции сложения и умножения на число, использовать векторы для решения геометрических задач. Однако реальный мир трёхмерен, и многие физические и геометрические явления невозможно адекватно описать в рамках двумерной модели.

Теория по теме Понятие вектора в пространстве

1. Определение вектора

Вектор в пространстве — это направленный отрезок, для которого указано:
  • начало (точка приложения);
  • конец;
  • направление (от начала к концу).
Обозначается:
  • двумя заглавными буквами со стрелкой: {|vector|AB|} (где A — начало, B — конец);
  • одной строчной буквой со стрелкой: {|vector|a|}.

2. Длина (модуль) вектора

Длина вектора — это длина соответствующего отрезка. Обозначается:
  • {|abs|{|vector|AB|}|};
  • {|abs|{|vector|a|}|}.
Для нулевого вектора: {|abs|{|vector|0|}|}=0.

3. Нулевой вектор

Нулевой вектор ({|vector|0|}) — вектор, у которого начало и конец совпадают. Его длина равна нулю, направление не определено.
Свойства:
  • считается сонаправленным с любым вектором;
  • играет роль «нуля» в операциях с векторами.

4. Коллинеарность векторов

Два ненулевых вектора называются коллинеарными, если они лежат:
  • на одной прямой;
  • на параллельных прямых.
Обозначение: {|vector|a|}{|parallel|}{|vector|b|}.

5. Сонаправленность и противоположная направленность

  • Сонаправленные векторы — коллинеарные векторы, направленные в одну сторону.Обозначение: {|vector|a|}{|collinear|}{|vector|b|}.
  • Противоположно направленные векторы — коллинеарные векторы, направленные в разные стороны. Обозначение: {|vector|a|}{|counter-collinear|}{|vector|b|}.
Важно: нулевой вектор считается сонаправленным с любым вектором.

6. Равенство векторов

Два вектора называются равными, если:
  1. они сонаправлены ({|vector|a|}{|collinear|}{|vector|b|});
  2. их длины равны ({|abs|{|vector|a|}|}={|abs|{|vector|b|}|}).
Свойство: от любой точки пространства можно отложить вектор, равный данному, и притом только один.

Интересные факты

Понятие вектора в пространстве применяется:
  • в физике (силы, скорости, ускорения);
  • в инженерии и архитектуре (расчёт конструкций);
  • в компьютерной графике (моделирование 3D‑объектов);
  • в навигации и робототехнике (определение положения и движения).

Заключение

Таким образом, освоив базовое понятие вектора в пространстве, вы получили важный инструмент для анализа трёхмерных структур и готовы к углублённому изучению векторной алгебры и её приложений.
14
дней бесплатного доступа
ко всем функциям
К вашей цели с Виртуальным учителем
Как преодолеть тревожность на экзамене?Как быть, если волнение или тревожность мешают Вам сосредоточиться? Несколько простых действий вернут Вас в состояние покоя. Читайте, что нужно делать, в нашей статье.