الجداء السلمي وتطبيقاته (1)
1- الصيغة التحليلية للجداء السلمي
1.1 الصيغة التحليلية للجداء السلمي
1.1.1 المعلم المتعامد الممنظم
(O;i→ ; j→) معلم متعامد ممنظم اذا كان
i→⊥j→
و ||i→||=||j→||
من الآن نعتبر المستوى منسوبا الى معلم متعامد ممنظم
(O;i→;j→)
1.1.2 تنعامد متجهتين
خاصية
لتكن u→ و v→
متجهتين من المستوى المتجهي V2
u→ ⊥ v→ ⇔ u→.v→=o→
برهان
لدينا
u→.v→
=||u→||×||v→||cos(u→;v→)
اذن
u→.v→=0
⇔
||u→||×||v→||cos(u→;v→)=0
⇔ cos(u→;v→)=0 او ||u→||=0 او ||v→||=0
⇔ (u→;v→)≡π/2[π]
أو u→=0→ أو v→=0→
اذن
u→.v→=0
⇔ u→⊥v→
للتذكير المتحهة المنعدمة
0→ متعامدمة مع كل متجهات المستوى
1.1.3 الجداء السلمي
لتكن u→(a;b) و v→(a';b')
متجهتين من المستوى المتجهي
u→.v→ = aa'+bb'
برهان
لتكن u→(a;b) و v→(a;b')
متجهتين من المستوى المتجهي V2
u→.v→ = (ai→ + bj→).(a'i→ +b'j→)
= aa'i→.i→+ab'i→.j→+ba'j→ . i→ + bb'j→.j→
وبما ان i→.i→=||i→||²= 1 ;
j→ . j→=||j→||²=1
i→ . j→
= j→.i→= 0
فان u→.v→= aa' + bb'
1.1.4 امثلة
1) لتكن u→(5;-2) و v→(10;8)∈V2
u→.v→=5×10+(-2)×8=50-16= 34
2) لتكن u→(-8;-2) ; v→(3;-12)∈V2
u→.v→=-8×3 - 2×(-12)= 0
في هذه الحالة u→⊥v→
1.2 الصيغة التحليلية للمنظم
1.2.1 تعريف
منظم متجهة u→ هو عدد حقيقي موجب ونرمز له ب ||u→||
||u→||= √(u→ .u→)
1.2.2 خاصية
لتكن u→(a ; b)∈V2.
||u→||= √(a² + b²)
1.2.3 امثلة
1) لتكن u→(-5 ; 2)
||u→||=√((-5)² + 2²) = √29
2) لتكن u→(1 ; 3)
||u→||=√(1² + 3²) = √4 = 2
1.2.4 الصيغة التحليلية للمسافة
خاصية
لتكن A(a ; b) و B(a' ; b') نقطتين من المستوى.
المسافة بين A و B نرمز لها ب AB
AB=||AB→||= √((a'-a)²+(b'-b)²)
مثال
لتكن A(2 ; 5) و B(12 ; -15) نقطتين من المستوى
احسب AB
تصحيح
لدينا AB=√((12-2)² + (-15-5)²)
= √(100+400) = √500
=10√5
1.3 صيغة cosx وصيغة sinx
1.3.1 صيغة cosx
لتكن u→;v→∈V2 وغير منعدمتين
و (u→;v→)≡x[2π]
u→.v→=||u→||×||v→||cosx
cosx= | u→.v→ |
||u→ ||×||v→|| |
cosx= | aa'+bb |
√(a²+b²)√(a'²+b'²) |
1.3.2 صيغة sina
لتكن u→;v→∈V2 وغير منعدمتين و (u→;v→)≡x[2π]
sinx= | det(u→;v→) |
||u→ ||×||v→|| |
sinx= | ab'-ba |
√(a²+b²)√(a'²+b'²) |
تمرين 1
لتكن A(6;3) ; B(2 ; 1) و C(5 ; 1) نقطا من المستوى
1) احسب cos(AB→ ; AC→) و sin(AB→ ; AC→)
2) استنتج قياسا للزاوية (AB→ ; AC→)
تمرين 2
u→ = 2i→ + j→ و v→ = 5i→ - 4j→
حدد cos(u→;v→) ;
sin(u→;v→)
1.3.3 مساحة مثلث
نعلم ان مساحة مثلث هي نصف متوازي اضلاع
ليكن (ABC) مثلثا و H المسقط العمودي للنقطة C على (AB)
اذن S=(0,5)AB×CH
وبما ان
sinÂ= | det(AB→ ; AC→) |
||AB→||×||AC→|| |
فان S = (0,5)AB×AC sinÂ;
لدينا Â زاوية هندسية اذن
AB×ACsinÂ=|det(AB→;AC→)|
ومنه فان S=(0,5)|det(AB→;AC→)|
خاصية
مساحة المثلث ABC معرفة كما يلي
S= | 1 | |det(AB→ ; AC→)| |
2 |
1.4 متفاوتة كوشي شوارتز Cauchy–Schwartz والمتفاوتة المثلثية
1.4.1 متفاوتة كوشي شوارتز Cauchy –Schwartz
لتكن u→;v→∈V2
و (u→;v→)≡x[2π]
|u→.v→|≤||u→||×||v→||
برهان
لدينا u→ . v→ =||u→||×||v→||cosx
وبما ان
-1≤cosx≤1 فان
-||u→||×||v→||≤||u→||×||v→||cosx ≤ ||u→ ||×||v→||
( للتذكير |a|≤k ⇔ -k ≤a≤k, k>0)
اذن |u→.v→|≤||u→||×||v→||
1.4.2 المتفاوتة المثلثية
لتكن u→;v→ متجهتين
||u→+v→||≤||u→||+||v→||
برهان
||u→+v→||²=|| u→ ||² + || v→ ||²+2 u→.v→
وبما ان u→.v→≤|u→.v→| فان
||u→+v→||²≤||u→||²+||v→||²+2|u→.v→|
وحسب متفاوتة كوشي شوارتز Cauchy–Schwartz
|u→.v→|≤||u→||×||v→||
||u→+v→||²≤||u→||²+||v→||²+2||u→||×||v→||
||u→+v→||²≤(||u→||+||v→||)²
اذن
||u→+v→||≤||u→||+||v→||