Нажмите "Enter" для перехода к содержанию

Определите угол между векторами a и b, которые имеют равные модули, если модуль их суммы равен: а) нулю; б) двум а; в

Определите угол между векторами a и b, которые имеют равные модули, если модуль их суммы равен:
а) нулю;
б) двум а;
в) а.

Ответ:

а) Если модуль суммы векторов a и b равен нулю, то это означает, что их сумма равна нулевому вектору.

При сложении векторов сумма векторов равна [a1 + b1, a2 + b2, a3 + b3], где a1, a2, a3 — компоненты вектора a, а b1, b2, b3 — компоненты вектора b.

Получаем систему уравнений:
a1 + b1 = 0
a2 + b2 = 0
a3 + b3 = 0

Мы знаем, что модули векторов a и b равны, поэтому |a| = |b|, что равно корню из суммы квадратов компонент вектора.

Таким образом, уравнение для модуля вектора a можно записать как sqrt(a1^2 + a2^2 + a3^2) = sqrt(b1^2 + b2^2 + b3^2).

Теперь решим систему уравнений приравнивая их модули:

sqrt(a1^2 + a2^2 + a3^2) = sqrt(b1^2 + b2^2 + b3^2)

Возведем оба уравнения в квадрат:

a1^2 + a2^2 + a3^2 = b1^2 + b2^2 + b3^2

Так как модули равны, а1^2 + a2^2 + a3^2 = b1^2 + b2^2 + b3^2, можем записать следующее уравнение:

2 * (a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3) = 0

Для определения угла между векторами a и b используем формулу скалярного произведения векторов:

a * b = |a| * |b| * cos(theta)

Делаем замену, где a * b = a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3:

a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3 = |a| * |b| * cos(theta)

Подаставляем значения модулей равных:

2 * (a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3) = 0

a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3 = 0

Таким образом, угол между векторами a и b, если модуль их суммы равен нулю, равен 90 градусов или pi/2 радиан.

б) Если модуль суммы векторов a и b равен двум модулям a, то это означает, что |a + b| = 2 * |a|.

Используя ту же логику, скалярное произведение a и b будет равно:

a * b = |a| * |b| * cos(theta)

Проведем замену, где a * b = a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3:

a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3 = |a| * |b| * cos(theta)

Подставим значения модулей равными:

2 * (a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3) = 2 * |a|^2

a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3 = |a|^2

Очевидно, что a1^2 + a2^2 + a3^2 = |a|^2, можем записать следующее уравнение:

a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3 = a1^2 + a2^2 + a3^2

a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3 = |a|^2

Таким образом, угол между векторами a и b, если модуль их суммы равен двум модулям a, равен 60 градусов или pi/3 радиан.

в) Если модуль суммы векторов a и b равен модулю a, то это означает, что |a + b| = |a|.

Используя ту же логику, скалярное произведение a и b будет равно:

a * b = |a| * |b| * cos(theta)

Проведем замену, где a * b = a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3:

a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3 = |a| * |b| * cos(theta)

Подставим значения модулей равными:

2 * (a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3) = |a|^2

a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3 = |a|^2 / 2

Таким образом, угол между векторами a и b, если модуль их суммы равен модулю a, равен 120 градусов или 2pi/3 радиан.