Kapitel
Nachdem wir nun die Definition eines Vektors kennen, werden wir einige der grundlegenden Rechenoperationen untersuchen, die zwischen Vektoren durchgeführt werden können.
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:
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.
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.
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.
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:
Die Plattform, die Lehrer/innen und Schüler/innen miteinander verbindet