DOI: 10.37190/OZE-FizykaCw1-r1
Zadanie 1.3.1.3
Kąt pomiędzy wektorami
W kartezjańskim układzie współrzędnych dane są dwa wektory: →a=−ˆi+3ˆj+2ˆk oraz →b=−2ˆi+3ˆk. Oblicz kąt pomiędzy wektorami →a+→b oraz →a.
Wskazówka teoretyczna
Teoria – kąt pomiędzy wektorami
Kąt pomiędzy wektorami ϕ można wyznaczyć, korzystając z definicji iloczynu skalarnego dwu wektorów →a∘→b=abcosϕ.
Dane i szukane
Dane:
- współrzędne wektora pierwszego →a=−ˆi+3ˆj+2ˆk,
- współrzędne wektora drugiego →b=−2ˆi+3ˆk.
Szukane:
- kąt pomiędzy wektorami →a+→b oraz →a.
Rozwiązanie
Podczas rozwiązywania należy wykonać następujące kroki:
- Wyznaczyć wektor →c=→a+→b oraz długość wektorów →a i →c.
- Korzystając z własności iloczynu skalarnego dwu wektorów wyznaczyć iloczyn →a∘→c oraz kąt pomiędzy nimi.
Obliczenia:
Krok 1:
→c=→a+→b=(−ˆi+3ˆj+2ˆk)+(−2ˆi+3ˆk)
→c=(−1−2)ˆi+(3+0)ˆj+(2+3)ˆk
→c=−3ˆi+3ˆj+5ˆk
Długość wektora →a:
→a=|a|=√(ax)2+(ay)2+az)2=√(−1)2+32+22=√14
→c=|c|=√(cx)2+(cy)2+(cz)2=√(−3)2+32+52=√43
Krok 2:
Iloczyn skalarny →a∘→c
→a∘→c=(−1)⋅(−3)+3⋅3+2⋅5=22
Aby wyznaczyć wartość kąta, należy najpierw obliczyć cosinus tego kąta:
cos(∠→a,→c)=→a∘→cac
cos(∠→a,→c)=22√14⋅√43=0,897
arccos(0,897)=26,28∘
Funkcja cosinus jest funkcją parzystą, więc cos(α)=cos(−α). Rozwiązaniem może być również kąt −26,28∘.
Odpoweidź
Kąt pomiędzy wektorami →a+→b oraz →a wynosi ±26,28∘.