Вопрос:

2. Векторы в пространстве. Равенство векторов. Классификация векторов. Приведите примеры, используя чертеж прямоугольного параллелепипеда.

Ответ:

Решение:

Вектор в пространстве — это направленный отрезок, характеризующийся длиной (модулем) и направлением.

Равенство векторов: Два вектора называются равными, если они имеют одинаковую длину и одинаковое направление.

Классификация векторов:

  • Нулевой вектор: вектор, длина которого равна нулю. Обозначается \( \boldsymbol{0} \).
  • Коллинеарные векторы: векторы, лежащие на параллельных прямых или на одной прямой.
  • Компланарные векторы: векторы, лежащие в одной плоскости или в параллельных плоскостях.
  • Единичные векторы: векторы, длина которых равна 1.
  • Направляющие векторы: векторы, задающие направление прямой или плоскости.

Примеры с чертежом прямоугольного параллелепипеда:

(Представьте себе чертеж прямоугольного параллелепипеда ABCDA₁B₁C₁D₁).

  1. Равные векторы: \( \boldsymbol{AB} = \boldsymbol{DC} = \boldsymbol{A_1D_1} = \boldsymbol{B_1C_1} \). Эти векторы имеют одинаковую длину (равную длине стороны основания) и одинаковое направление.
  2. Коллинеарные векторы: \( \boldsymbol{AA_1} \) и \( \boldsymbol{BB_1} \) — коллинеарны, так как они параллельны. \( \boldsymbol{AC} \) и \( \boldsymbol{BD} \) — коллинеарны (диагонали основания).
  3. Компланарные векторы: \( \boldsymbol{AB} \), \( \boldsymbol{AD} \) и \( \boldsymbol{AA_1} \) — некомпланарны, так как лежат в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (если это прямоугольный параллелепипед). \( \boldsymbol{AB} \), \( \boldsymbol{BC} \), \( \boldsymbol{AC} \) — компланарны, так как лежат в плоскости основания ABCD.
  4. Противоположно направленные векторы: \( \boldsymbol{AB} \) и \( \boldsymbol{BA} \).
  5. Пример с использованием координат: Если вершина A имеет координаты \( (0,0,0) \), то B \( (a,0,0) \), D \( (0,b,0) \), A₁ \( (0,0,c) \). Тогда \( \boldsymbol{AB} = (a,0,0) \), \( \boldsymbol{AD} = (0,b,0) \), \( \boldsymbol{AA_1} = (0,0,c) \).