Analytische Geometrie-Vektor-Winkel - Skalarprodukt - Vektorprodukt - Abhängigkeit
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Beispiel Nr: 01
$\begin{array}{l}
\text{Gegeben:} \\ \text{Vektoren: }
\vec{A} =\left(
\begin{array}{c}
a_1 \\
a_2 \\
a_3 \\
\end{array}
\right) \quad \vec{B} =\left(
\begin{array}{c}
b_1 \\
b_2 \\
b_3 \\
\end{array}
\right) \\
\\ \text{Gesucht:} \\ \text{Länge der Vektoren:} \\ \text{Fläche des Parallelogramms} \\
\text{Vektorprodukt} \\ \text{Skalarprodukt} \\ \text{Lineare Abhängigkeit von 2 Vektoren}\\
\\ \\ \textbf{Gegeben:} \\
\text{Vektor: }
\vec{A} =\left(
\begin{array}{c}
2 \\
1 \\
2 \\
\end{array}
\right) \quad \vec{B} =\left(
\begin{array}{c}
-2 \\
1 \\
-2 \\
\end{array}
\right) \\
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Vektoren: }
\vec{a} =\left(
\begin{array}{c}
2 \\
1 \\
2 \\
\end{array}
\right) \quad \vec{b} =\left(
\begin{array}{c}
-2 \\
1 \\
-2 \\
\end{array}
\right) \\
\bullet \text{Länge der Vektoren:} \\
\left|\vec{a}\right| =\sqrt{a_1^2+a_2^2+a_3^2} \\
\left|\vec{a}\right| =\sqrt{2^2+1^2+2^2} \\
\left|\vec{a}\right| =3 \\
\left|\vec{b}\right| =\sqrt{b_1^2+b_2^2+b_3^2} \\
\left|\vec{b}\right| =\sqrt{\left(-2\right)^2+1^2+\left(-2\right)^2} \\
\quad \left|\vec{b}\right| =3 \\
\bullet \text{Skalarprodukt:} \\
\vec{a} \circ \vec{b}=2 \cdot -2 + 1 \cdot 1 +2 \cdot -2 = -7 \\
\bullet \text{Vektorprodukt:} \\
\vec{a} \times \vec{b}=
\left(
\begin{array}{c}
1 \cdot\left(-2\right)-2\cdot1 \\
2\cdot\left(-2\right)-\left(-2\right)\cdot2 \\
2\cdot1-1\cdot\left(-2\right) \\
\end{array}
\right) \\
\vec{c} = \vec{a} \times \vec{b}=
\left(
\begin{array}{c}
-4 \\
0 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\bullet \text{Fläche des Parallelogramms} \\
\left|\vec{c}\right| =\sqrt{\left(-4\right)^2+0^2+4^2} \\
\left|\vec{c}\right| =5,66 \\
\bullet \text{Schnittwinkel:} \\
\cos \alpha= \displaystyle\frac{ \vec{a} \circ \vec{b}}{ \left|\vec{a}\right| \cdot \left|\vec{b}\right|}\\
\cos \alpha= \left|\displaystyle\frac{-7}{3 \cdot 3} \right| \\
\cos \alpha= \left| -\frac{7}{9} \right| \\
\alpha=38,9 \\
\bullet \text{Lineare Abhängigkeit von 2 Vektoren}\\
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
1 \\
2 \\
\end{array}
\right) =k \cdot
\left(
\begin{array}{c}
-2 \\
1 \\
-2 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccc}
2&=&-2 k & \quad /:-2 \quad \Rightarrow k=-1 \\
1&=&1 k & \quad /:1 \quad \Rightarrow k=1 \\
2&=&-2 k & \quad /:-2 \quad \Rightarrow k=-1 \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow
\text{Vektoren sind linear unabhängig - nicht parallel} \\
\end{array}$