Analytische Geometrie-Vektor-Winkel - Skalarprodukt - Vektorprodukt - Abhängigkeit
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Beispiel Nr: 02
$\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 \\
-4 \\
\end{array}
\right) \quad \vec{B} =\left(
\begin{array}{c}
-2 \\
-1 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Vektoren: }
\vec{a} =\left(
\begin{array}{c}
2 \\
1 \\
-4 \\
\end{array}
\right) \quad \vec{b} =\left(
\begin{array}{c}
-2 \\
-1 \\
4 \\
\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+\left(-4\right)^2} \\
\left|\vec{a}\right| =4,58 \\
\left|\vec{b}\right| =\sqrt{b_1^2+b_2^2+b_3^2} \\
\left|\vec{b}\right| =\sqrt{\left(-2\right)^2+\left(-1\right)^2+4^2} \\
\quad \left|\vec{b}\right| =4,58 \\
\bullet \text{Skalarprodukt:} \\
\vec{a} \circ \vec{b}=2 \cdot -2 + 1 \cdot -1 -4 \cdot 4 = -21 \\
\bullet \text{Vektorprodukt:} \\
\vec{a} \times \vec{b}=
\left(
\begin{array}{c}
1 \cdot4-\left(-4\right)\cdot\left(-1\right) \\
-4\cdot\left(-2\right)-4\cdot2 \\
2\cdot\left(-1\right)-1\cdot\left(-2\right) \\
\end{array}
\right) \\
\vec{c} = \vec{a} \times \vec{b}=
\left(
\begin{array}{c}
0 \\
0 \\
0 \\
\end{array}
\right) \\
\bullet \text{Fläche des Parallelogramms} \\
\left|\vec{c}\right| =\sqrt{0^2+0^2+0^2} \\
\left|\vec{c}\right| =0 \\
\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{-21}{4,58 \cdot 4,58} \right| \\
\cos \alpha= \left| -1 \right| \\
\alpha=0 \\
\bullet \text{Lineare Abhängigkeit von 2 Vektoren}\\
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
1 \\
-4 \\
\end{array}
\right) =k \cdot
\left(
\begin{array}{c}
-2 \\
-1 \\
4 \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccc}
2&=&-2 k & \quad /:-2 \quad \Rightarrow k=-1 \\
1&=&-1 k & \quad /:-1 \quad \Rightarrow k=-1 \\
-4&=&4 k & \quad /:4 \quad \Rightarrow k=-1 \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow
\text{Vektoren sind linear abhängig - parallel}\\
\end{array}$