Vektorer i 3D: Oppgaver#
Oppgave 1#
Bestem koordinatene til vektoren \(\vec{a}\) som vises i figuren til høyre.
Bestem koordinatene til vektoren \(\vec{b}\) som vises i figuren til høyre.
Bestem koordinatene til vektoren \(\vec{c}\) som vises i figuren til høyre.
Oppgave 2#
Gitt punktene \(A(1, 2, 3)\) og \(B(4, -1, 5)\).
Finn vektoren \(\lvec{AB}\).
Posisjonsvektorene til de to punktene er gitt ved
Vektoren fra \(A\) til \(B\) er da gitt ved
Gitt punktene \(C(-2, 3, 1)\) og \(D(0, -1, 4)\).
Finn vektoren \(\lvec{CD}\).
Posisjonsvektorene til de to punktene er gitt ved
Vektoren fra \(C\) til \(D\) er da gitt ved
Gitt punktene \(E(2, 0, -1)\) og \(F(-3, 4, 2)\).
Finn vektoren \(\lvec{EF}\).
Posisjonsvektorene til de to punktene er gitt ved
Dermed er vektoren fra \(E\) til \(F\) gitt ved
Oppgave 3#
Gitt vektoren \(\vec{a} = [2, 3, -1]\).
Finn \(\abs{\vec{a}}\).
Gitt vektoren \(\vec{b} = [-1, 4, 6]\).
Finn \(\abs{\vec{b}}\).
Gitt vektoren \(\vec{c} = [0, -2, 5]\).
Finn \(\abs{\vec{c}}\).
Oppgave 4#
To punkter er gitt ved \(A(1, 3, -2)\) og \(B(4, -1, 5)\).
Finn \(\lvec{OA}\) og \(\lvec{OB}\).
Posisjonsvektorene fra origo \(O\) ut til punktene har de samme koordinatene som punktene, så
Finn \(\lvec{AB}\).
Vektoren som peker fra \(A\) til \(B\) er gitt ved
Finn lengden av linjestykket \(AB\).
Lengden av linjestykket \(AB\) er gitt ved
Oppgave 5#
Gitt vektorene
En vektor \(\vec{a}\) er gitt ved
Finn \(\vec{a}\).
En vektor \(\vec{b}\) er gitt ved
Finn \(\vec{b}\).
En vektor \(\vec{c}\) er gitt ved
Finn \(\vec{c}\).
Oppgave 6#
Gitt vektorene \(\vec a = [2, 1, 4]\) og \(\vec b = [-3, 4, -1]\).
Avgjør om vektorene er parallelle.
Vektorene er ikke parallelle.
Hvis \(\vec a\) og \(\vec b\) er parallelle, så finnes det et tall \(k\) slik at \(\vec a = k \cdot \vec b\).
Hvis vi ganger \(y\)-komponenten til \(\vec a\) med \(4\) får vi \(y\)-komponenten til \(\vec b\). Men ganger vi \(x\)-komponenten til \(\vec a\) med \(4\) får vi \(8\), som ikke er lik \(x\)-komponenten til \(\vec b\). Dermed finnes det ikke et tall \(k\) slik at \(\vec a = k \cdot \vec b\), og vektorene er derfor ikke parallelle.
Gitt vektorene \(\vec{c} = [2, -1, 3]\) og \(\vec d = [-4, 2, -6]\).
Avgjør om vektorene er parallelle.
Vektorene er parallelle.
Hvis vi ganger \(x\)-komponenten til \(\vec c\) med \(-2\) får vi \(x\)-komponenten til \(\vec d\). Vi kan sjekke om de andre komponentene også stemmer overens:
Altså er de to vektorene parallelle.
Gitt vektorene \(\vec u = [3, -5, -1]\) og \(\vec v = [9, -15, -3]\).
Avgjør om vektorene er parallelle.
Vektorene er parallelle.
Hvis vi ganger \(x\)-komponenten til \(\vec u\) med \(3\) får vi \(x\)-komponenten til \(\vec v\). Vi kan sjekke om de andre komponentene også stemmer overens:
Altså er de to vektorene parallelle.
Oppgave 7#
Gitt vektorene \(\vec{a} = [2, 1, 4]\) og \(\vec{b} = [-3, 4, -1]\).
Finn \(\vec{a} \cdot \vec{b}\).
Gitt vektorene \(\vec{c} = [1, 2, 3]\) og \(\vec{d} = [4, -5, 6]\).
Finn \(\vec{c} \cdot \vec{d}\).
Gitt vektorene \(\vec{u} = [0, 1, 2]\) og \(\vec{v} = [3, 4, 5]\).
Finn \(\vec{u} \cdot \vec{v}\).
Oppgave 8#
Gitt vektoren \(\vec{a} = [1, 1, 1]\).
Finn enhetsvektoren \(\hat{a}\) som har samme retning som \(\vec{a}\).
Enhetsvektoren er gitt ved
Lengden av vektoren \(\vec{a}\) er gitt ved
Altså får vi at
Gitt vektoren \(\vec{b} = [2, -3, 6]\).
Finn enhetsvektoren \(\hat{b}\) som har samme retning som \(\vec{b}\).
Enhetsvektoren er gitt ved
Lengden av vektoren \(\vec{b}\) er gitt ved
Altså får vi at
Gitt vektoren \(\vec{c} = [-4, 2, 1]\).
Finn enhetsvektoren \(\hat{c}\) som har samme retning som \(\vec{c}\).
Enhetsvektoren er gitt ved
Lengden av vektoren \(\vec{c}\) er gitt ved
Altså får vi at
Oppgave 9#
Gitt en vektor \(\vec{a}\) og en annen vektor \(\vec{b}\), så er projeksjonslengden \(L\) av \(\vec{b}\) på \(\vec{a}\) gitt ved
Gitt vektorene \(\vec{a} = [1, 2, 3]\) og \(\vec{b} = [4, -5, 6]\).
Finn projeksjonslengden av \(\vec{b}\) på \(\vec{a}\).
Projeksjonslengden av \(\vec{b}\) på \(\vec{a}\) er gitt ved
Vi har at
og
Dermed er projeksjonslengden
Gitt vektorene \(\vec{c} = [2, 1, 0]\) og \(\vec{d} = [1, -3, 4]\).
Finn projeksjonslengden av \(\vec{d}\) på \(\vec{c}\).
Projeksjonslengden av \(\vec{d}\) på \(\vec{c}\) er gitt ved
Vi har at
og
Dermed er projeksjonslengden
Gitt vektorene \(\vec{u} = [0, 1, 2]\) og \(\vec{v} = [3, 4, -5]\).
Finn projeksjonslengden av \(\vec{v}\) på \(\vec{u}\).
Projeksjonslengden \(L\) av \(\vec{v}\) på \(\vec{u}\) er gitt ved
Vi har at
og
Ergo er projeksjonslengden
Oppgave 10#
Fra den geometriske formelen for prikkproduktet \(\vec{a} \cdot \vec{b} = \abs{\vec{a}} \cdot \abs{\vec{b}} \cdot \cos \varphi\) der \(\varphi\) er vinkelen mellom vektorene, følger det at
| $\vec{a} \cdot \vec{b}$ | $\varphi$ |
|---|---|
| $> 0$ | $\lt 90^\circ$ |
| $= 0$ | $= 90^\circ$ |
| $< 0$ | $\gt 90^\circ$ |
Gitt vektorene \(\vec{a} = [1, 2, 3]\) og \(\vec{b} = [4, -5, 6]\).
Avgjør om vinkelen mellom vektorene er
mindre enn \(90 \degree\)
lik \(90 \degree\)
større enn \(90 \degree\)
Mindre enn \(90 \degree\).
Vi regner ut prikkproduktet mellom de to vektorene:
Siden \(\vec{a} \cdot \vec{b} > 0\), er vinkelen mellom vektorene mindre enn \(90 \degree\).
Gitt vektorene \(\vec{c} = [2, 1, 0]\) og \(\vec{d} = [1, -8, 4]\).
Avgjør om vinkelen mellom vektorene er
mindre enn \(90 \degree\)
lik \(90 \degree\)
større enn \(90 \degree\)
Vinkelen er større enn \(90 \degree\).
Vi regner ut prikkproduktet mellom de to vektorene:
Siden \(\vec{c} \cdot \vec{d} < 0\), er vinkelen mellom vektorene større enn \(90 \degree\).
Gitt vektorene \(\vec{u} = [1, 2, 3]\) og \(\vec{v} = [1, 1, -1]\).
Avgjør om vinkelen mellom vektorene er
mindre enn \(90 \degree\)
lik \(90 \degree\)
større enn \(90 \degree\)
Vinkelen er lik \(90 \degree\).
Vi regner ut prikkproduktet mellom de to vektorene:
Siden \(\vec{u} \cdot \vec{v} = 0\), er vinkelen mellom vektorene lik \(90 \degree\).
Oppgave 11#
Om to vektorer \(\vec{u}\) og \(\vec{v}\) får du vite at
\(\abs{\vec{u}} = 6\)
\(\abs{\vec{v}} = 3\)
\(\cos \varphi = \dfrac{1}{2}\) der \(\varphi\) er vinkelen mellom vektorene.
Finn \(\vec{u} \cdot \vec{v}\).
Bruk den geometriske formelen for skalarproduktet:
Fra den geometriske formelen for prikkproduktet har vi at
Gitt vektoren \(\vec{b} = \vec{u} + \vec{v}\).
Finn \(\abs{\vec{b}}\).
Regn ut \(\abs{\vec{b}}^2 = \vec{b} \cdot \vec{b}\) først.
Vi regner ut \(\abs{\vec{b}}^2\) først:
Dermed er
Gitt vektoren \(\vec{c} = \vec{u} - \vec{v}\).
Finn \(\abs{\vec{c}}\).
Vi regner ut \(\abs{\vec{c}}^2\) først:
Altså er
Gitt vektoren \(\vec{d} = 3 \vec{u} - 2 \vec{v}\).
Finn \(\abs{\vec{d}}\).
Vi regner ut \(\abs{\vec{d}}^2\) først:
Vi primtallsfaktoriserer \(252\) for å forenkle kvadratroten:
som gir oss at
Oppgave 12#
Avgjør om påstandene nedenfor er sanne. Begrunn svaret.
Gitt en vektor \(\vec a = [x, y, z]\), så vil vektorene nedenfor være ortogonale med \(\vec{a}\):
Sann.
Dersom vektorene er ortgonale med \(\vec a\), må prikkproduktet være lik \(0\). Vi sjekker:
og
og
Altså er alle tre vektorene ortogonale med \(\vec a\).
Dersom to vektorer \(\vec{a}\) og \(\vec{b}\) er ortogonale, så er
Sann.
Påstanden er sann som vi kan se ved å følgende utregning:
For at påstanden skal være sann, må \(\vec a \cdot \vec b = 0\) som betyr at de to vektorene må være ortogonale.
For alle punkter \(A\) og \(B\) er
Sann.
Vi har at \(\lvec{AB} = -\lvec{BA}\). Lengden av de vektorene må være like siden
Hvis to vektorer \(\vec{a}\) og \(\vec{b}\) er parallelle, så er
Usann.
Den geometriske formelen for prikkproduktet er gitt ved
Hvis to vektorer er parallelle, betyr det at vinkelen \(\varphi\) mellom dem er enten lik \(0\degree\) eller \(180\degree\).
Når \(\varphi = 180\degree\), så er \(\cos \varphi = -1\), og dermed vil prikkproduktet være negativt. Dermed er påstanden usann.