„Deriválás - Alapműveletek vektorokkal” változatai közötti eltérés

A Fizipedia wikiből
 
(egy szerkesztő egy közbeeső változata nincs mutatva)

A lap jelenlegi, 2013. szeptember 11., 08:41-kori változata

Navigáció Pt·1·2·3
Kísérleti fizika gyakorlat 1.
Gyakorlatok listája:
  1. Deriválás
  2. Integrálás
  3. Mozgástan
  4. Erőtan I.
  5. Erőtan II.
  6. Munka, energia
  7. Pontrendszerek
  8. Merev testek I.
  9. Merev testek II.
  10. Rugalmasság, folyadékok
  11. Rezgések I.
  12. Rezgések II.
  13. Hullámok
Deriválás
Feladatok listája:
  1. Alapműveletek vektorokkal
  2. Vektorok felbontása
  3. Egyszerű deriváltak
  4. Inverz függvény deriváltja
  5. Hiperbolikus függvények
  6. Szélsőértékek
  7. Egyvátozós vektorfüggvény
© 2012-2013 BME-TTK, TÁMOP4.1.2.A/1-11/0064

Feladat


  1. Adottak az alábbi vektorok.
    \[\mathbf{v}_{1}=\left[\begin{array}{c} 1 \\ 2 \\ -1 \end{array}\right]\qquad\qquad\mathbf{v}_{2}=\left[\begin{array}{c} 0 \\ 1 \\ 1 \end{array}\right]\]
    a) Határozzuk meg az \setbox0\hbox{$3\mathbf{v}_{1}-2\mathbf{v}_{2}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% vektort!
    b) Mekkora a vektorok normája (nagysága)?
    c) Mekkora szöget zár be a két vektor?
    d) Adjuk meg a \setbox0\hbox{$\mathbf{v}_{1}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% vektor \setbox0\hbox{$\mathbf{v}_{2}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% irányába eső komponensét!

Megoldás

  1. a)
    \[ 3\mathbf{v}_{1}-2\mathbf{v}_{2}= 3 \left[\begin{array}{c} 1 \\ 2 \\ -1 \end{array}\right]- 2 \left[\begin{array}{c} 0 \\ 1 \\ 1 \end{array}\right]= \left[\begin{array}{c} 3 \\ 6 \\ -3 \end{array}\right]- \left[\begin{array}{c} 0 \\ 2 \\ 2 \end{array}\right]= \left[\begin{array}{c} 3 \\ 4 \\ -5 \end{array}\right]\]
    b)
    \[|\mathbf{v}_{1}|^{2}=1^{2}+2^{2}+(-1)^{2}=6\qquad\Rightarrow\qquad |\mathbf{v}_{1}|=\sqrt{6}\]
    \[|\mathbf{v}_{2}|^{2}=0^{2}+1^{2}+1^{2}=2\qquad\Rightarrow\qquad |\mathbf{v}_{2}|=\sqrt{2}\]
    c) Bármely két vektor esetén
    \[\mathbf{v}_{1}\cdot\mathbf{v}_{2}=|\mathbf{v}_{1}||\mathbf{v}_{2}|\cos\alpha\,,\]
    ahol \setbox0\hbox{$\cdot$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% a vektorok skaláris szorzását jelöli és \setbox0\hbox{$\alpha$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% a két vektor által bezárt szög. Ebben a feladatban
    \[\mathbf{v}_{1}\cdot\mathbf{v}_{2}=1\cdot 0+ 2\cdot 1+ -1\cdot 1=1\,,\]
    tehát
    \[1=\sqrt{6}\sqrt{2}\cos\alpha\qquad\Rightarrow\qquad \alpha=73,2\,^{\circ}\]
    d) A \setbox0\hbox{$\mathbf{v}_{2}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% vektor irányába mutató egység vektor
    \[\mathbf{n}_{2}=\frac{\mathbf{v}_{2}}{|\mathbf{v}_{2}|}=\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{c} 0 \\ 1 \\ 1 \end{array}\right]\,.\]
    Ezzel az egységvektorral a \setbox0\hbox{$\mathbf{v}_{1}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% vektor \setbox0\hbox{$\mathbf{n}_{2}$}% \message{//depth:\the\dp0//}% \box0% irányába mutató komponense
    \[\mathbf{v}_{12}=\mathbf{n}_{2}(\mathbf{n}_{2}\cdot\mathbf{v}_{1})=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c} 0 \\ 1 \\ 1 \end{array}\right]\,.\]