19 svar
267 visningar
Luvan är nöjd med hjälpen
Luvan 25
Postad: 18 nov 2022 09:24

Linjär algebra, vektorer, addition och kryssprodukt

Hej,

 

har fastnat på några uppgifter nu  och tror det beror på att jag inte riktigt förstått metoderna på djupet.

Uppgiften lyder:

if u+v+w=0, show that uxv = vxw = wxu

jag  tänker att om resultanten av vektorerna är lika med noll måste någon vektor ha  motsatt riktning mot de två andra.

Om uxv = vxw = wxu innebär detta,- då AxB=||A||*||B||sinθ -, att vektorernas längd och vinkel därimellan är densamma mellan alla tre vektorer?

Kan  tänka mig att den ser ut  något sånt här.

Men hur ska jag visa detta? Finns det någon sats jag inte känner till som förklarar detta samband bra?  Kollat i bok och googlat ett bra tag på flera  liknande uppgifter, känns som att jag missar nån röd tråd...

Marilyn 3297
Postad: 18 nov 2022 10:08 Redigerad: 18 nov 2022 10:11

Har inte löst uppg men tänker på att beloppet (u v) = ( bel u)(bel v) sin t där t är vinkeln mellan u och v. Som du noterat bildar de tre vektorerna en triangel i något plan, så de tre kryssprod har samma eller omvänd riktning. 
Kan det ge något?

oj precis vad du skrivit, sitter på bussen med mobil och såg uppenbarligen inte hela din text.

Marilyn 3297
Postad: 18 nov 2022 10:15

Din figur: går inte högraste vektorn tillbaka till fotpunkten av den vänstraste?

Marilyn 3297
Postad: 18 nov 2022 10:19

uxv – vxw = uxv – vx(–u–v) = uxv+vxu+vxv = 0

Marilyn 3297
Postad: 18 nov 2022 10:23

Eftersom uxv = –vxu och vxv = 0

Laguna Online 28773
Postad: 18 nov 2022 10:41

Du kan kryssa u+v+w med u och se vad du får.

PATENTERAMERA 5499
Postad: 18 nov 2022 11:58

Det är inte korrekt att två vektorer måste ha motsatt riktning.

Du har i princip två alternativ.

Alla vektorer är parallella och har summa noll. Detta fall är trivialt, eftersom alla kryssprodukter då blir noll.

Vektorerna bildar en triangel om du lägger dem efter varandra, dvs de har vektorsumma noll, men är inte parallella.

Ett geometriskt bevis i detta fall är att visa att alla kryssprodukter har samma riktning och samma belopp. Ett tips är att visa att kryssprodukternas belopp är lika med 2 gånger triangelns area. Riktning bestäms med högerhandsregeln.

Om du vill göra ett algebraiskt bevis, titta på Lagunas tips.

Marilyn 3297
Postad: 18 nov 2022 13:50

Var inte mitt bevis enklast? 

Föruts. u+v+w = 0

Påst. uxv = vxw

Bevis. uxv – vxw = uxv – vx(–u–v) = uxv + vxu + vxv = (uxv – uxv) + 0 = 0+0

Övriga likheter bevisas på samma sätt. QED

D4NIEL 2591
Postad: 18 nov 2022 15:01 Redigerad: 18 nov 2022 15:04

Det finns såklart många sätt att visa sambandet. Om man känner till att kryssprodukten mellan två vektorer bildar arean av en parallellogram  kan man teckna den riktade arean av triangelytan på tre sätt, med (rätt tecken), vilka alla ska vara lika

12u×v=12v×w=12w×u\frac{1}{2}\mathbf{u}\times \mathbf{v}=\frac{1}{2}\mathbf{v}\times \mathbf{w}=\frac{1}{2}\mathbf{w}\times \mathbf{u}

Luvan 25
Postad: 18 nov 2022 16:52
Mogens skrev:

Din figur: går inte högraste vektorn tillbaka till fotpunkten av den vänstraste?

det kanske den gör! Har inte riktigt  greppat sammanhanget för uppgiften hahah

Luvan 25
Postad: 18 nov 2022 16:55
PATENTERAMERA skrev:

Det är inte korrekt att två vektorer måste ha motsatt riktning.

Du har i princip två alternativ.

Alla vektorer är parallella och har summa noll. Detta fall är trivialt, eftersom alla kryssprodukter då blir noll.

Vektorerna bildar en triangel om du lägger dem efter varandra, dvs de har vektorsumma noll, men är inte parallella.

Ett geometriskt bevis i detta fall är att visa att alla kryssprodukter har samma riktning och samma belopp. Ett tips är att visa att kryssprodukternas belopp är lika med 2 gånger triangelns area. Riktning bestäms med högerhandsregeln.

Om du vill göra ett algebraiskt bevis, titta på Lagunas tips.

Jättemånga  bra råd, tack! Jag ska kika närmare på  det alla har skrivit och se om jag får rätsida på det.  Testar det laguna skrev och  återkommer

Marilyn 3297
Postad: 18 nov 2022 18:01

Daniels bevis gillar jag!

PATENTERAMERA 5499
Postad: 18 nov 2022 18:27
Luvan skrev:
PATENTERAMERA skrev:

Det är inte korrekt att två vektorer måste ha motsatt riktning.

Du har i princip två alternativ.

Alla vektorer är parallella och har summa noll. Detta fall är trivialt, eftersom alla kryssprodukter då blir noll.

Vektorerna bildar en triangel om du lägger dem efter varandra, dvs de har vektorsumma noll, men är inte parallella.

Ett geometriskt bevis i detta fall är att visa att alla kryssprodukter har samma riktning och samma belopp. Ett tips är att visa att kryssprodukternas belopp är lika med 2 gånger triangelns area. Riktning bestäms med högerhandsregeln.

Om du vill göra ett algebraiskt bevis, titta på Lagunas tips.

Jättemånga  bra råd, tack! Jag ska kika närmare på  det alla har skrivit och se om jag får rätsida på det.  Testar det laguna skrev och  återkommer

Visa spoiler

Luvan 25
Postad: 19 nov 2022 17:06
Mogens skrev:

Var inte mitt bevis enklast? 

Föruts. u+v+w = 0

Påst. uxv = vxw

Bevis. uxv – vxw = uxv – vx(–u–v) = uxv + vxu + vxv = (uxv – uxv) + 0 = 0+0

Övriga likheter bevisas på samma sätt. QED

Jag tror detta är ungefär som facit gjorde. Förstår typ detta men inte helt :/

 

Jag har förstått följande:

iom att resultanten  (vektorsumman) är noll bildar vektorerna därmed en triangel. I annat fall hade en fjärde vektor bildats.

Då vektorsumman blir blir noll --> u×u+v+w=u×0=0

Sen blir allt ett virrvarr. Jag  tror det där som @D4NIEL beskrev om att två  vektorer bildar arean av ett parallelogram kan vara ett spår jag kan förstå mig på.

Luvan 25
Postad: 19 nov 2022 17:08
PATENTERAMERA skrev:
Luvan skrev:
PATENTERAMERA skrev:

Det är inte korrekt att två vektorer måste ha motsatt riktning.

Du har i princip två alternativ.

Alla vektorer är parallella och har summa noll. Detta fall är trivialt, eftersom alla kryssprodukter då blir noll.

Vektorerna bildar en triangel om du lägger dem efter varandra, dvs de har vektorsumma noll, men är inte parallella.

Ett geometriskt bevis i detta fall är att visa att alla kryssprodukter har samma riktning och samma belopp. Ett tips är att visa att kryssprodukternas belopp är lika med 2 gånger triangelns area. Riktning bestäms med högerhandsregeln.

Om du vill göra ett algebraiskt bevis, titta på Lagunas tips.

Jättemånga  bra råd, tack! Jag ska kika närmare på  det alla har skrivit och se om jag får rätsida på det.  Testar det laguna skrev och  återkommer

Visa spoiler

Nä det här var svårt  att förstå tyckte jag :(

Luvan 25
Postad: 19 nov 2022 23:26

Hur ser detta ut?

Marilyn 3297
Postad: 20 nov 2022 02:00

Det med triangeln är nog rätt, och klyftigt, men det behövs inte

Facitlösningen är lik min. Så här blir det led för led (det är lättare att gå bakåt:

0 = u+v+w = (u+v+w) x v = uxv + vxv + wxv

vxv är alltid noll eftersom längden av en kryssprodukt är längden av ena vektorn gånger längden av andra vektorn gånger sinus för vinkeln mellan dem. Vinkeln mellan två vektorer som är samma är förstås noll.

Kvar är 0 = uxv + wxv dvs

–wxv = uxv

Byter du ordningen på multiplikationen så byter kryssprodukten tecken dvs

+vxw = uxv

Osv

Marilyn 3297
Postad: 20 nov 2022 02:08

OBS!  Felet med triangellösningen – ser jag nu – är att arean är Absolutbeloppet (”längden”) av uxv.

Två vektorer kan ha samma längd utan att vara lika. Så den lösningen är ofullständig.

D4NIEL 2591
Postad: 20 nov 2022 10:58 Redigerad: 20 nov 2022 13:58
Mogens skrev:

OBS!  Felet med triangellösningen – ser jag nu – är att arean är Absolutbeloppet (”längden”) av uxv.

Två vektorer kan ha samma längd utan att vara lika. Så den lösningen är ofullständig.

Ska man jämföra areorna måste man räkna med riktningen och se ytan som ett vektoriellt ytelement. Vi ska självklart jämföra triangelytor som pekar åt samma håll. Kryssprodukten kommer alltid vara vinkelrät mot det plan i vilket triangelytan ligger och riktningen ges av högerregeln.

Om t.ex. u×vu\times v pekar uppåt kommer v×uv\times u peka nedåt. Notera riktningen på vektorerna samt tecknet på kryssprodukten nedan:

 

När man går runt i triangeln är det alltså viktigt att konsekvent jämföra areor som pekar åt samma håll. 

Luvan 25
Postad: 21 nov 2022 15:49
Mogens skrev:

Det med triangeln är nog rätt, och klyftigt, men det behövs inte

Facitlösningen är lik min. Så här blir det led för led (det är lättare att gå bakåt:

0 = u+v+w = (u+v+w) x v = uxv + vxv + wxv

vxv är alltid noll eftersom längden av en kryssprodukt är längden av ena vektorn gånger längden av andra vektorn gånger sinus för vinkeln mellan dem. Vinkeln mellan två vektorer som är samma är förstås noll.

Kvar är 0 = uxv + wxv dvs

–wxv = uxv

Byter du ordningen på multiplikationen så byter kryssprodukten tecken dvs

+vxw = uxv

Osv

inser att triangeln inte behövs, särskilt då jag tänkte fel nu (hehe), men var en spännande och tydlig beskrivning på det kände jag! Ska försöka spinna vidare på den. Men en fråga på det du skrev nu: jag hänger med på hur facit förklarade nu och kan själv härleda på det sättet. Du har däremot skrivit " u+v+w = (u+v+w) x v", hur kan detta stämma? Måste inte detta beskrivas separat? Typ:

0 = u+v+w

(u+v+w) x v = uxv + vxv + wxv= uxv + 0 + wxv = 0

uxv + wxv = 0 --> uxv = -wxv = vxw

Svara Avbryt
Close