Analytische Geometrie-Vektor-Winkel - Skalarprodukt - Vektorprodukt - Abhängigkeit
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Beispiel Nr: 09
$\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 \\
0 \\
\end{array}
\right) \quad \vec{B} =\left(
\begin{array}{c}
0 \\
4\frac{1}{2} \\
1\frac{1}{2} \\
\end{array}
\right) \\
\\ \\ \textbf{Rechnung:} \\
\text{Vektoren: }
\vec{a} =\left(
\begin{array}{c}
2 \\
1 \\
0 \\
\end{array}
\right) \quad \vec{b} =\left(
\begin{array}{c}
0 \\
4\frac{1}{2} \\
1\frac{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+0^2} \\
\left|\vec{a}\right| =2,24 \\
\left|\vec{b}\right| =\sqrt{b_1^2+b_2^2+b_3^2} \\
\left|\vec{b}\right| =\sqrt{0^2+\left(4\frac{1}{2}\right)^2+\left(1\frac{1}{2}\right)^2} \\
\quad \left|\vec{b}\right| =4,74 \\
\bullet \text{Skalarprodukt:} \\
\vec{a} \circ \vec{b}=2 \cdot 0 + 1 \cdot 4\frac{1}{2} +0 \cdot 1\frac{1}{2} = 4\frac{1}{2} \\
\bullet \text{Vektorprodukt:} \\
\vec{a} \times \vec{b}=
\left(
\begin{array}{c}
1 \cdot1\frac{1}{2}-0\cdot4\frac{1}{2} \\
0\cdot0-1\frac{1}{2}\cdot2 \\
2\cdot4\frac{1}{2}-1\cdot0 \\
\end{array}
\right) \\
\vec{c} = \vec{a} \times \vec{b}=
\left(
\begin{array}{c}
1\frac{1}{2} \\
-3 \\
9 \\
\end{array}
\right) \\
\bullet \text{Fläche des Parallelogramms} \\
\left|\vec{c}\right| =\sqrt{\left(1\frac{1}{2}\right)^2+\left(-3\right)^2+9^2} \\
\left|\vec{c}\right| =9,6 \\
\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{4\frac{1}{2}}{2,24 \cdot 4,74} \right| \\
\cos \alpha= \left| 0,424 \right| \\
\alpha=64,9 \\
\bullet \text{Lineare Abhängigkeit von 2 Vektoren}\\
\left(
\begin{array}{c}
2 \\
1 \\
0 \\
\end{array}
\right) =k \cdot
\left(
\begin{array}{c}
0 \\
4\frac{1}{2} \\
1\frac{1}{2} \\
\end{array}
\right) \\
\begin{array}{cccc}
2&=&0 k & \quad /:0 \quad \Rightarrow k=∞ \\
1&=&4\frac{1}{2} k & \quad /:4\frac{1}{2} \quad \Rightarrow k=\frac{2}{9} \\
0&=&1\frac{1}{2} k & \quad /:1\frac{1}{2} \quad \Rightarrow k=0 \\
\end{array} \\
\\ \Rightarrow
\text{Vektoren sind linear unabhängig - nicht parallel} \\
\end{array}$