Math Problem Statement

Декартова система координат. Координаты вектора. Линейные операции над векторами, заданными своими координатами. Условия коллинеарности векторов. Расстояние между точками. Определите

координаты вектора a = AB − 3CD , если A(-6;1;0), B(4;2;1), C(3;-5;1), D(2;4;2). Являются ли векторы и коллинеарными?

Solution

Для того чтобы решить задачу, давайте последовательно определим координаты вектора a=AB3CD\mathbf{a} = \overrightarrow{AB} - 3\overrightarrow{CD}, и затем проверим, являются ли векторы AB\overrightarrow{AB} и CD\overrightarrow{CD} коллинеарными.

1. Определение координат вектора AB\overrightarrow{AB}

Вектор AB\overrightarrow{AB} можно найти как разность координат точки BB и точки AA: AB=(xBxA,yByA,zBzA)\overrightarrow{AB} = (x_B - x_A, y_B - y_A, z_B - z_A) Подставляем координаты точек: A(6;1;0),B(4;2;1)A(-6; 1; 0), \quad B(4; 2; 1) AB=(4(6),21,10)=(10,1,1)\overrightarrow{AB} = (4 - (-6), 2 - 1, 1 - 0) = (10, 1, 1)

2. Определение координат вектора CD\overrightarrow{CD}

Теперь найдём вектор CD\overrightarrow{CD} как разность координат точки DD и точки CC: CD=(xDxC,yDyC,zDzC)\overrightarrow{CD} = (x_D - x_C, y_D - y_C, z_D - z_C) Подставляем координаты точек: C(3;5;1),D(2;4;2)C(3; -5; 1), \quad D(2; 4; 2) CD=(23,4(5),21)=(1,9,1)\overrightarrow{CD} = (2 - 3, 4 - (-5), 2 - 1) = (-1, 9, 1)

3. Вычисление вектора a=AB3CD\mathbf{a} = \overrightarrow{AB} - 3\overrightarrow{CD}

Теперь, зная AB=(10,1,1)\overrightarrow{AB} = (10, 1, 1) и CD=(1,9,1)\overrightarrow{CD} = (-1, 9, 1), мы можем вычислить вектор a\mathbf{a}. Для этого умножим вектор CD\overrightarrow{CD} на 3 и затем вычтем его из вектора AB\overrightarrow{AB}: a=(10,1,1)3(1,9,1)\mathbf{a} = (10, 1, 1) - 3 \cdot (-1, 9, 1) Вектор 3CD=(3,27,3)3 \cdot \overrightarrow{CD} = (3, -27, -3), поэтому: a=(10,1,1)(3,27,3)=(103,1(27),1(3))=(7,28,4)\mathbf{a} = (10, 1, 1) - (3, -27, -3) = (10 - 3, 1 - (-27), 1 - (-3)) = (7, 28, 4)

4. Проверка коллинеарности векторов AB\overrightarrow{AB} и CD\overrightarrow{CD}

Векторы коллинеарны, если один из них является скалярным кратным другого, то есть если существует скаляр kk, такой что: AB=kCD\overrightarrow{AB} = k \cdot \overrightarrow{CD} Для этого проверим, равны ли отношения соответствующих координат: 101=10,190.111,11=1\frac{10}{-1} = -10, \quad \frac{1}{9} \approx 0.111, \quad \frac{1}{1} = 1 Так как эти отношения разные, векторы AB\overrightarrow{AB} и CD\overrightarrow{CD} не являются коллинеарными.

Ответ:

  • Координаты вектора a=(7,28,4)\mathbf{a} = (7, 28, 4).
  • Векторы AB\overrightarrow{AB} и CD\overrightarrow{CD} не являются коллинеарными.

Если у вас есть дополнительные вопросы или вы хотите подробности по решению, не стесняйтесь спрашивать.

Дополнительные вопросы:

  1. Как найти угол между двумя векторами, используя их координаты?
  2. Как вычислить скалярное произведение двух векторов?
  3. В чем заключается геометрическое значение векторного произведения двух векторов?
  4. Как найти координаты вектора, если даны две точки, через которые он проходит?
  5. Какие еще способы проверки коллинеарности существуют?

Совет: Для вычисления расстояния между двумя точками в 3D пространстве используйте формулу: d=(x2x1)2+(y2y1)2+(z2z1)2d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Vector Operations
Coordinate Geometry
Collinearity of Vectors
Distance Between Points

Formulas

Vector AB = (x_B - x_A, y_B - y_A, z_B - z_A)
Vector CD = (x_D - x_C, y_D - y_C, z_D - z_C)
Scalar multiplication of a vector: k * (x, y, z)
Collinearity test: AB = k * CD (check if the ratios of corresponding coordinates are equal)

Theorems

Collinearity of Vectors
Vector Subtraction
Scalar Multiplication of Vectors

Suitable Grade Level

Grades 10-12