Nachdem wir nun die Definition eines Vektors kennen, werden wir einige der grundlegenden Rechenoperationen untersuchen, die zwischen Vektoren durchgeführt werden können.

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Los geht's

Vektoraddition

Wenn wir zwei Vektoren und haben, ist die Summe aus und

Der Summenvektor  und ist also der Vektor, den man erhält, wenn man die jeweiligen Komponenten dieser Vektoren addiert: Die erste Komponente des Vektors wird mit der ersten Komponente des Vektors addiert. Die zweite Komponente des Vektors wird mit der zweiten Komponente des Vektors addiert.

 Grafische Interpretation der Addition

Die folgende Grafik stellt die Summe der Vektoren und dar:

Grafische Darstelllung der Summe der Vektoren u und v

Wenn und zwei freie Vektoren sind, müssen wir, um diese grafisch zu addieren, den Repräsentanten des Vektors auswählen, dessen Anfangspunkt der Endpunkt des Vektors ist. ist schließlich der Vektor, dessen Anfangspunkt der Anfangspunkt des Vektors ist und dessen Endpunkt der Endpunkt des Vektors ist.

Es ist auch möglich, einen Repräsentanten des Vektors  so zu wählen, dass sein Anfangspunkt der Endpunkt des Vektors ist. Die Summe ergibt das gleiche Ergebnis, aber wir erhalten Sie, indem wir den Anfanfangspunkt des Vektors mit dem Endpunkt des Vektors verbinden.

Parallelogrammgleichung

Was wir oben als grafische Summe der Vektoren besprochen haben, ist als Parallelogrammgleichung bekannt. Insbesondere wenn wir zwei freie Vektoren mit einem gemeinsamen Anfangspunkt addieren möchten, müssen wir Geraden parallel zu den Vektoren zeichnen. Auf diese Weise erhält man ein Parallelogramm, dessen Diagonale - die im Anfangspunkt der Vektoren beginnt - die Summe der Vektoren selbst ist.

Die folgende Abbildung zeigt die Parallelogrammgleichung.

Grafische Darstellung der Parallelogrammgleichung mit den Vektoren u und v

Vektorsubtraktion

Die Differenz von und ist ganz einfach die Summe von und (das heißt, der Gegenvektor von ).

Wenn wir also die Komponenten von und betrachten, ist die Differenz gegeben durch

Grafisch dargestellt erhalten wir die Differenz von und auf gleiche Weise wie die Summe. Der einzige Unterschied besteht darin, dass wir den Gegenvektor von addieren. Wenn wir uns die folgende Abbildung, die darstellt, ansehen, stellen wir fest, dass sich im Endpunkt des Vektors der Anfangspunkt von befindet.

Grafische Darstellung der Differenz von den Vektoren u und v

Wir stellen fest, dass die Differenz grafisch dargestellt der Vektor ist, der den Endpunkt des Vektors mit dem Endpunkt des Vektors verbindet.

Skalarmultiplikation

Die Multiplikation eines Vektors mit einer Zahl wird oder geschrieben. Die Zahl nennt man auch Skalar. Außerdem ergibt die Multiplikation mit einem Skalar einen weiteren Vektor, der folgende Eigenschaften besitzt:

  • hat die gleiche Richtung wie .
  • Wenn positiv ist, hat die gleiche Orientierung wie .
  • Wenn negativ ist, hat die entgegengesetzte Orientierung wie .
  • Der Betrag von ist

Die folgende Grafik zeigt die Multiplikation von mit 3.

Grafische Darstellung der Multiplikation eines Vektors u mit 3

Wenn , ist die Multiplikation mit einem Skalar gegeben durch

Beispielaufgaben zum Rechnen mit Vektoren

Wir sehen uns die Vektoren und an. Somit:

1 Die Summe ist gegeben durch:

2 Die Differenz ist:

3 Der Gegenvektor von ist:

4 Die Skalarmultiplikation aus und 3 ist gegeben durch:

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Katrin

Ich bin staatlich geprüfte Übersetzerin & Dolmetscherin mit den Arbeitssprachen Englisch, Spanisch, Deutsch. Meine Ausbildung habe ich am SDI München mit dem Fachgebiet Technik abvsolviert und übersetze hauptsächlich im technischen sowie mathematisch-naturwissenschaftlichen Bereich. Bei Superprof darf ich die Mathe-Expert*innen unterstützen, indem ich ihre Artikel ins Deutsche übersetze.