SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 7
Descargar para leer sin conexión
Dep. Matemáticas. 
Matemáticas II Mércores, 15 de xaneiro de 2014 
Vectores no espazo. Páx. 1 
◌ CONTIDOS: 
1. Vectores no espazo. 
• Concepto. 
• Operacións. 
• Dependencia e independencia lineal de vectores. 
2. Produto escalar de dous vectores. 
• Definición a partir do coseno do ángulo que forman. 
• Propiedades: 
• Definido positivo, 
• Conmutativo, 
• Distributivo, 
• Homoxéneo. 
• Interpretación xeométrica e expresión analítica. 
3. Aplicacións do produto escalar. 
• Módulo dun vector. Vector unitario. 
• Ángulo que forman dous vectores. Ortogonalidade. 
4. Produto vectorial de dous vectores. 
• Concepto. 
• Propiedades. 
• Interpretación xeométrica. 
• Expresión analítica. 
5. Aplicacións do produto vectorial ao cálculo de áreas de paralelogramos e triángulos. 
6. Produto mixto de tres vectores. 
• Concepto. 
• Propiedades. 
• Interpretación xeométrica. 
• Expresión analítica. 
7. Aplicación do produto mixto ao cálculo do volume de paralelepípedos e tetraedros. 
◌ TES QUE SER CAPAZ DE: 
1. Realizar operacións elementais (suma e produto por un número) con vectores, dados mediante as 
súas coordenadas, comprendendo e manexando correctamente os conceptos de dependencia e 
independencia lineal, así como o de base. 
2. Saber definir e interpretar xeometricamente: 
◦ O produto escalar de dous vectores. 
◦ O produto vectorial de dous vectores. 
◦ O produto mixto de tres vectores. 
3. Coñecer as propiedades e a súa aplicación para: 
◦ O cálculo de áreas de triángulos, paralelogramos. 
◦ O cálculo de volumes de tetraedros e paralelepípedos. 
◌ EXERCICIOS: 
1. ur Calcula os valores de m para os que os seguintes vectores sexan linealmente independentes: 
( m , -2 ,m ) 
v r 
; ( -2 ,m ,m ) r 
e w ( m ,m , -2 ) . 
2. Dados os vectores: u r 
(1, 1, 1) , vr (1, a, 1) e w⃗ (1, 1, a) . 
 
a) Calcula w os valores de a para os que o conxunto de vectores {ur , vr , wr} forma unha base de R 3 . 
b) Calcula os valores de a  para os que os vectores ve son perpendiculares.
Páx. 2 Vectores no espazo. 
3. Dados os vectores: u r 
(2, - 1, 1) , vr (3, 1, - 2) e w⃗ (4, - 1, 5) . 
a) Calcula un vector, de módulo 1, que sexa perpendicular a ⃗u e a ⃗v . 
b) Calcula o volume do paralelepípedo determinado por ⃗u , ⃗v e ⃗w . 
4. Dados os vectores: u r 
(1, 1, 1) , vr (1, 0, 1) e w⃗ (1, 1, 0) . 
a) Calcula a superficie do paralelogramo determinado por ⃗v e ⃗w . 
b) Calcula o volume do paralelepípedo determinado por ⃗u , ⃗v e ⃗w . 
5. Sexan os vectores: u r 
(2, 3, 5) , v⃗ (-1, 0, 2) e w⃗ (3, l , 1) . 
a) Calcula a proxección de ⃗u sobre ⃗v , así como o ángulo que forman ⃗u e ⃗v . 
b) Calcula o valor de λ para que ⃗u e ⃗w sexan perpendiculares. 
6. Definición de produto mixto de tres vectores. 
• ¿Pode ocorrer que o produto mixto de tres vectores sexa cero sen ser ningún dos vectores o vector 
nulo? Razoe a resposta. 
7. Determina k para que os seguintes conxuntos de vectores sexan linealmente dependentes, e para 
que formen unha base: 
a) ⃗u (k, - 3, 2) , v⃗ (2, 3, k) e w⃗ (4, 6, - 4) . 
b) ⃗u (3, 2, 5) , v⃗ (2, 4, 7) e w⃗ (1, - 1, k ) . 
8. Dados os vectores: ⃗u (1, - 3, 2) , v⃗ (-2, 6, - 4) e w⃗ (2, 0, 1) . 
a) Expresa ⃗u como combinación lineal de ⃗v e de ⃗w . 
b) É posible expresar ⃗w como combinación lineal de ⃗u e de ⃗v ? 
c) Son linealmente independentes ⃗u , ⃗v e ⃗w ? 
9. Sexan e⃗ , e⃗ e e⃗ vectores de R 3 linealmente independentes que forman unha base ortonormal. 
1 2 3 a) ¿Son linealmente independentes os vectores ⃗u = e⃗ − ⃗e, ⃗v = e⃗ + e⃗ e ⃗w = e⃗ − ⃗e+ ⃗e1 3 2 3 1 2 3 ? 
b) Calcula ⃗u×⃗v r r e r 
comproba que o vector que obtés é ortogonal a ⃗u e a ⃗v . 
c) Calcula [ u , v , w ] . 
10. Dados os vectores: ⃗u (3, 3, 2) , v⃗ (5, - 2, 1) e w⃗ (1, - 1, 0) . 
a) Calcula os vectores: ⃗u − 2 ⃗v + 3 ⃗w e −2 ⃗u + ⃗v − 4 ⃗w . 
b) Calcula a e b tales que ⃗u = a ⃗v + b ⃗w . 
c) Comproba que calquera dos vectores ⃗u , ⃗v e ⃗w pode expresarse como combinación lineal dos 
outros dous. 
11. Dados os vectores: ⃗a (1, 2, 3) , ⃗b (1, 1, 1) , ⃗c (1, 0, 5) e ⃗d (-1, 1, 3) : 
a) ¿Forman una base de R 3 ? 
b) Expresa, se é posible, o vector ⃗d como combinación lineal de ⃗a , ⃗b e ⃗c . 
12. Demostra, usando vectores, que as diagonais dun rombo se cortan perpendicularmente. 
13. Dados os vectores: ⃗u (2, - 1, 1) , v⃗ (3, 0, - 2) e w⃗ (2, - 3, 0) . 
a) Calcula o volume do paralelepípedo determinado por ⃗u , ⃗v ⃗w r e r r 
. 
r r r r 
b) ¿Canto valen cada un dos seguintes produtos mixtos?: [ 2u , v , w ] ; [ u , v , u + v ] . 
14. É certo que ur´vr = vr´ur ? Pon un exemplo. 
15. É certo que (u´v )´w = u´(v ´w) r r r r r r 
? Pon un exemplo. 
16. Sexan ⃗u e ⃗v dous vectores que forman un ángulo de 45° e que teñen o mesmo módulo, 
ur = vr = 2 
. 
a) Cal é o módulo de ur + vr ? E o de ur - vr ? 
b) Demostra que ur + vr e ur - vr son perpendiculares.
Dep. Matemáticas. 
Matemáticas II Mércores, 15 de xaneiro de 2014 
Vectores no espazo. Páx. 3 
17. Acha a área do paralelogramo determinado por ur´vr e ur´wr , sendo: ⃗u (2, - 1, 1) , v (0, 1, - 1) r 
e w⃗ (1, 0, 1) . 
◌ SOLUCIÓNS: 
1. 
• Se 
m m 
æ - 2 
ö 
= ç çç - ÷ ÷÷ è - ø 
M 2 
m m 
2 
m m 
. Os tres vectores son linealmente independentes se ran (M) = 3 . 
• M = -2m2 - 2m2 - 2m2 - m3 + 8 - m3 = -2m3 - 6m2 + 8 = -2 (m3 + 3m2 - 4). 
• 
1 3 0 -4 
1 1 4 4 
1 4 4 0 
⟹ m3 + 3m2 - 4 = (m - 1) (m2 + 4m + 4) 
m - ± - - ± 
• 4 16 16 4 0 
= = = - 2 
⟹ m2 + 4m + 4 = (m + 2)2 
2 2 
• M = -2 (m - 1) (m + 2)2 ¹ 0 ⟺ m ¹ 1 e m ¹ -2 
• En consecuencia, u , v e w r r r 
son linealmente independentes se m Î ¡ - {1 , -2} ⦿ 
2. (a) Como son tres vectores de 3 R , formarán unha base se son linealmente independentes; isto é, 
se o seu produto mixto é non nulo: 
1 1 1 
1 1 1 1 1 2 1 1 0 
1 1 
• a a 2 a a a 2 a ( a 
)2 
a 
= + + - - - = - + = - = ⟺ a = 1 . 
• Polo tanto, forman unha base se a ¹ 1 . ⦿ 
(b) v⃗ e w⃗ son perpendiculares se vr × wr = 0 . 
• (1, a, 1) × (1, 1, a) = 1 + a + a = 1 + 2a = 0 ⟺ 2a = -1 ⟺ 
1 
2 
a = - . 
⦿ 
3. (a) Un vector perpendicular a ⃗u e a ⃗v é: 
æ - - ö 
ç - ÷ = è - - ø 
• ur ´ vr = (2, - 1, 1) ´ (3, 1, - 2) 1 1 2 1 2 1 
= , , ( 1, 7, 5 
) 1 2 3 2 3 1 
• ur ´ vr = 12 + 72 + 52 = 75 
• Polo tanto, os dous vectores perpendiculares a ⃗u e a ⃗v , con módulo 1, son: 
r 1 = × ( r ´ r 
) 1 
◦ = × ( 1, 7, 5 
) = 
1 
75 
n u v 
r r 
u ´ 
v 
1 7 5 
æ ç , , 
ö 
÷ 
è ø 
75 75 75 
e 
- - 
1 1 
r r r 
◦ ( ) ( ) 2 
= × ´ = × = 
1, 7, 5 
75 
n u v 
r r 
u ´ 
v 
æ - 1 - 7 - 5 
ç , , 
ö 
÷ 
è 75 75 75 
ø ⦿ 
(b) [ ] ( ) 
2 1 1 
, , 3 1 2 10 8 3 4 15 4 22 
4 1 5 
u v w u v w 
- 
= × ´ = - = + - - + - = 
- 
r r r r r r 
⟹ 
⟹ Volume = 22 unidad3 . ⦿
Páx. 4 Vectores no espazo. 
4. 
æ 0 1 1 1 1 0 ö 
2 (a) v w ( ) ( )2 2 
= ´ = ç - ÷ = - = - + + = 
Área , , 1, 1, 1 1 1 1 
1 0 1 0 1 1 
è ø 
r r 
= 3 unidad2 ⦿ 
ur vr wr = = + - = 
(b) [ ] 
1 1 1 
, , 1 0 1 1 1 1 1 
1 1 0 
⟹ Volume = 1 unidad3 . 
⦿ 
5. (a) Proxección de ⃗u sobre ⃗v : 
( ) 
× - + + 
2 0 10 8 
( ) ( ) 2 2 
= = - = - = 
Proy 1, 0, 2 1, 0, 2 
( ) 
1 0 4 5 
v 
u u v v 
v 
+ + 
r 
r r r r 
r 
8 16 
, 0, 
5 5 
æ - ö ç ÷ 
è ø 
• Se chamamos α ao ángulo que forman u 
e ⃗v 
, entón: 
r r 
r r ⟹ 
( ) 2 0 10 8 
cos 
4 9 25 1 0 4 190 
u v 
u v 
a 
× - + + 
= = = 
× + + + + 
8 
arccos 
æ ö = ç ÷ 
è ø 
190 
54° 31′ 21,56″ 
(b) Dous vectores son perpendiculares se o seu produto escalar é cero: 
• u × w = ( 2, 3, 5) × ( 3, l , 1) = 6 + 3l + 5 = 11 + 3l = 0 v r ⟺ 3l = - 11 ⟺ 
11 
3 
l = - 
6. • Chámase produto mixto de tres vectores ⃗u , v⃗ e , w⃗ e desígnase [ ur , vr ,wr ] 
, ao número que se 
obtén ao facer o ⃗u ⃗v 
w⃗, [ u r produto escalar de por o vector resultante de facer o produto vectorial de e é dicir: , v r ,w r ] = u r ×(v r ´w) r 
, e a partir das definicións de produto escalar e produto 
vectorial, pódese calcular como o determinante da matriz con 3 filas formadas polas coordenadas 
de ⃗u , ⃗v e ⃗w , respectivamente. ⦿ 
• SI pode ocorrer que o produto mixto de tres vectores sexa cero sen ser ningún dos vectores o 
vector nulo, bastaría con que os vectores foran linealmente dependentes, xa que, nese caso unha 
das filas do determinante, que da o seu valor, se pode poñer como combinación lineal das outras 
dúas, co que o valor do determinante é cero. ⦿ 
7. 
- 
3 2 
k 
(a) 2 2 
k k k k k k 
= - - + - - - = - - - = 
2 3 12 12 24 24 24 6 6 24 24 
4 6 - 
4 
= - 6(k2 + 4k + 4) = - 6(k + 2)2 
• ( )2 -6 k + 2 = 0 ⟺ k + 2 = 0 ⟺ k = - 2 
• Polo tanto, Se k = - 2 , os vectores son linealmente dependentes. ⦿ 
(b) 
3 2 5 
2 4 7 12 k 14 10 20 4 k 21 8 k 
5 
1 1 
k 
= + - - - + = + 
- 
• 8k + 5 = 0 ⟺ 8k = - 5 ⟺ 
5 
8 
k = - 
• Polo tanto, Se 
5 
8 
k = - , os vectores son linealmente dependentes. 
⦿
Dep. Matemáticas. 
Matemáticas II Mércores, 15 de xaneiro de 2014 
Vectores no espazo. Páx. 5 
8. (a) ur = avr + bwr 
⟺ (1, - 3, 2) = a(-2, 6, - 4) + b(2, 0, 1) = (-2a + 2b, 6a, - 4a + b) 
• Igualando as coordenadas obtemos o sistema: 
a b b b 
a a a 
a b b b 
ì- + = ì + = ì = 
ï ïï ï í = - ®í = ®í = 
ï- + = ï ï î îï + = î = 
2 2 1 1 2 1 0 
6 3 
4 2 2 2 0 
1 1 
2 2 
- - 
2 a = - e b = 0 , verifícase que 1 
2 ur = - vr + 0wr . 
• Polo tanto, Se 1 
⦿ 
(b) w = x u + y v r r r 
⟺ (2, 0, 1) = x (1, - 3, 2) + y (-2, 6, - 4) = ( x - 2 y, - 3x + 6 y, 2x - 4 y ) 
• 
x y 
x y 
x y 
- = ìï 
- + = íï 
î - = 
2 2 
3 6 0 
2 4 1 
. Matriz de coeficientes: 
1 2 
3 6 
2 4 
C 
æ - ö 
= ç - ÷ ç ÷ 
ç - ÷ è ø 
; matriz ampliada: 
1 2 2 
3 6 0 
2 4 1 
A 
æ - ö 
= ç - ÷ ç ÷ 
ç - ÷ è ø 
• ( -2, 6, - 4) = - 2(1, - 3, 2) ⟹ As dúas columnas de C son proporcionais ⟹ ran(C ) = 1 . 
• A = 6 + 24 - 24 - 6 = 0 ; 
- 
2 2 
12 0 
6 0 
= - ¹ ⟹ ran( A) = 2 . 
• Como ran(C ) ¹ ran( A) , o sistema é incompatible, e polo tanto, 
non é posible expresar ⃗w como combinación lineal de ⃗u e de ⃗v . ⦿ 
(c) Polo visto no apartado (a) 1 
2 ur = - vr + 0wr ⟹ ⃗u , ⃗v e ⃗w son linealmente dependentes ⦿ 
9. (a) Tres vectores son linealmente independentes se a única forma de obter o vector nulo como 
combinación lineal deles é con escalares nulos. 
• Como ⃗ e1 , ⃗ e2 e ⃗ e3 son linealmente independentes, se 1 2 3 ae + be + c e = 0 
r r r r ⟹ a = b = c = 0 
r r r r ⟺ ( ) ( ) ( ) 1 3 2 3 1 2 3 x e - e + y e + e + z e - e + e = 0 
• x u + y v + zw = 0 
r r r r r r r r ⟺ 
r r r r , como ⃗ e1 , ⃗ e2 e ⃗ e3 son linealmente independ., 
⟺ ( ) ( ) ( ) 1 2 3 x + z e + y - z e + -x + y + z e = 0 
entón 
0 
0 
0 
x z 
+ = ìï 
y z 
- = î- x + y + íï 
z 
= 
Sistema homoxéneo con matriz de coeficientes 
1 0 1 
0 1 1 
1 1 1 
C 
æ ö 
= ç - ÷ ç ÷ 
ç - ÷ è ø 
• C = 1 + 1 + 1 = 3 ¹ 0 ⟹ ran(C ) = ran( A) = 3 = nº de incógnitas ⟹ ten solución única 
( x, y, z ) = (0, 0, 0) ⟹ ⃗u , v⃗ e w⃗ son linealmente independentes ⦿ 
(b) Aplicando a propiedade distributiva e que ⃗ e1 , ⃗ e2 e ⃗ e3 forman unha base ortonormal: 
• ( ) ( ) 1 3 2 3 1 2 1 3 3 2 3 3 3 2 1 1 2 3 ur´vr = er - er ´ er + er = er ´ er + er ´ er - er ´ er - er ´ er = er - er + er - 0 = er - er + er , é 
dicir, ur´vr = wr 
• ( ) ( ) ( ) 1 2 3 1 3 1 1 1 3 2 1 2 3 3 1 3 3 ur´vr ×ur = er - er + er × er - er = er × er - er × er - er × er + er × er + er × er - er × er = 1-1 = 0 , 
en consecuencia, (u´v ) ^u r r r 
• ( ) ( ) ( ) 1 2 3 2 3 1 2 1 3 2 2 2 3 3 2 3 3 ur´vr ×vr = er - er + er × er + er = er × er + er × er - er × er - er × er + er × er + er × er = -1+1 = 0 , 
en consecuencia, (u´v ) ^ v r r r 
⦿ 
r r r r r r r 
(c) [ u , v , w ] r r r ( ) ( ) ( ) 1 3 2 3 1 2 3 = e - e × éë e + e ´ e - e + e ùû = 
( ) ( ) 1 3 2 1 2 2 2 3 3 1 3 2 3 3 = er - er × er ´ er - er ´ er + er ´ er + er ´ er - er ´ er + er ´ er = 
( ) ( ) ( ) ( ) 1 3 3 1 2 1 1 3 1 2 3 = er - er × - er + er + er + er = er - er × 2er + er - er = 
1 1 1 2 1 3 3 1 3 2 3 3 = 2er × er + er × er - er × er - 2er × er - er × er + er × er = 2 + 1 = 3 ⦿
Páx. 6 Vectores no espazo. 
NOTA: Por ser e⃗ , e⃗ e e⃗ unha base ortonormal tamén podería facerse este exercicio de forma 
1 2 3 u r 
= (1, 0, - 1) v r 
analítica, tendo en conta que respecto a esta base: , = (0, 1, 1) e w = (1, - 1, 1) r 
. 
10. (a) ur - 2vr + 3wr = (3, 3, 2) - 2(5, - 2, 1) + 3(1, - 1, 0) = 
(-4, 4, 0) 
• -2ur + vr - 4wr = - 2(3, 3, 2) + (5, - 2, 1) - 4(1, - 1, 0) = 
(-5, - 4, - 3) ⦿ 
(b) u = av + bw r r r 
⟺ (3, 3, 2) = a(5, - 2, 1) + b(1, - 1, 0) = (5a + b, - 2a - b, a) 
• Igualando as coordenadas obtemos o sistema: 5 3 10 3 7 
a b b b 
a b b b 
a a a 
ì + = ì + = ì = - 
í ï- 2 - = 3 ® ï- í 4 - = 3 ® ï- í 
7 
= ï = ï î î 
= ïî = 2 2 2 
• Polo tanto, Se a = 2 e b = -7 , verifícase que u = 2v - 7w r r r 
. ⦿ 
(c) ⃗u pode expresarse como combinación lineal de v⃗ e w⃗ , xa que, u = 2v - 7w r r r 
. 
• Despexando v⃗ , u + 7w = 2v r r r 
2 2 vr = ur + wr ⟹ ⃗v é combinación lineal de ⃗u e ⃗w . 
⟹ 1 7 
• Despexando w⃗, 7w = -u + 2v r r r 
7 7 wr = - ur + vr ⟹ ⃗w é combinación lineal de ⃗u e ⃗v . 
⟹ 1 2 
11.(a) ⃗a , ⃗b , ⃗c e ⃗d non forman unha base de 3 R , porque o número máximo de vectores de 3 R 
linealmente independentes é 3. ⦿ 
(b) x a + y b + z c = d 
r r r r ⟺ x (1, 2, 3) + y (1, 1, 1) + z (1, 0, 5) = (-1, 1, 3) ⟺ 
⟺ 
1 
x y z 
x y 
x y z 
+ + = - ìï 
+ = íï 
î + + = 
2 1 
3 5 3 
. Coeficientes: 
1 1 1 
2 1 0 
3 1 5 
C 
æ ö 
= ç ÷ ç ÷ 
ç ÷ 
è ø 
; matriz ampliada: 
1 1 1 1 
2 1 0 1 
3 1 5 3 
A 
æ - ö 
= ç ÷ ç ÷ 
ç ÷ 
è ø 
• C = 5 + 2 - 3 - 10 = -6 ¹ 0 ⟹ ran(C ) = ran( A) = 3 = nº de incógnitas ⟹ S. C. D. 
• Aplicando a regra de Cramer: 
1 1 1 
1 5 1 3 5 12 
1 1 0 2 
6 6 6 
3 1 5 
x 
- 
- + - - 
= - = - = = ; 
1 1 1 
1 5 6 3 10 
2 1 0 3 
6 6 
3 3 5 
y 
- 
+ - + 
= - = - = - ; 
1 1 1 
1 3 3 2 3 6 1 
2 1 1 0 
6 6 
3 1 3 
z 
- 
+ - + - - 
= - = - = . 
r r r r ⦿ 
• ( x, y, z ) = (2, - 3, 0) ⟹ 2a - 3b + 0c = d 
12. • Se os vectores ⃗u e v⃗ son dous vectores con ur = vr ¹ 0 
, entón o 
paralelogramo determinado por eles é un rombo. 
• As diagonais do rombo son os vectores ur + vr e ur + vr (como pode 
apreciarse no debuxo. 
• (ur + vr ) × (ur - vr ) = ur × ur - ur × vr + vr × ur - vr × vr (Propiedade distributiva) 
• (ur + vr ) × (ur - vr ) = ur × ur - ur × vr + vr × ur - vr × vr = ur × ur - vr × vr 
(Propiedade conmutativa) 
• ( ) ( ) 2 2 ur + vr × ur - vr = ur - vr = 0 (Pola definición do produto escalar e que u = v ¹ 0 r r ) 
• En consecuencia, ur + vr e ur - vr son perpendiculares. ⦿ 
13. 
(a) [ ] 
2 1 1 
, , 3 0 2 4 9 12 17 
2 3 0 
u v w 
- 
= - = - - = - 
- 
r r r 
⟹ Volume = 17 unidad3 . 
⦿
Dep. Matemáticas. 
Matemáticas II Mércores, 15 de xaneiro de 2014 
Vectores no espazo. Páx. 7 
(b) [ 2u , v , w ] = 2×[ u , v , w ] = r r r r r r 
−34 , porque se unha fila multiplícase por un número o valor 
do determinante queda multiplicado por dito número. ⦿ 
• [ ur , vr, ur + vr ] = 
0 , porque é o determinante dunha matriz na que a 3ª fila é combinación 
lineal das dúas primeiras. ⦿ 
14. 
r r r 
i j k 
• Para ⃗u (2, - 1, 1) e v⃗ (3, 0, - 2) , u´v = 2 - 1 1 = 
(2,7,3) 
- 
3 0 2 
r r 
r r r 
i j k 
r r ⟹ ur´vr ¹ vr´ur 
• v ´u = 3 0 - 2 = ( - 2, - 7, - 
3) 
- 
2 1 1 
⦿ 
15. • Para ⃗u (2, - 1, 1) , v⃗ (3, 0, - 2) e w⃗ (2, - 3, 0) , 
æ - - ö 
( ) (( ) ( )) ( ) 1 1 2 1 2 1 
r r r r r r 
u v w w w w 
´ ´ = 2, - 1,1 ´ 3,0, - 2 ´ = ç , - , ´ = 2,7,3 
´ = è 0 - 2 3 - 2 3 0 
÷ø 
( ) ( ) æ 7 3 2 3 2 7 
ö 
( ) = ´ - = ç - ÷ = - - è - - ø 
2,7,3 2, 3,0 , , 9,6, 20 
3 0 2 0 2 3 
æ - - ö 
r r r r r 0 2 3 2 3 0 
r 
• u ( v w ) u (( ) ( )) u u 
( ) ´ ´ = ´ 3,0, - 2 ´ 2, - 3,0 = ´ç , - , ÷ = ´ - 6, - 4, - 9 
= è - 3 0 2 0 2 - 3 
ø 
æ - - ö 
( ) ( ) ( ) 1 1 2 1 2 1 
= - ´ - - - = ç - ÷ = - è - - - - - - ø 
• Polo tanto, (u´v )´w ¹ u´(v ´w) r r r r r r 
2, 1,1 6, 4, 9 , , 13,12, 14 
4 9 6 9 6 4 
⦿ 
16. 
(a) ur + vr = (ur + vr)×(ur + vr) = ur ×ur +2ur ×vr + vr ×vr = ur 2 + 2 ur × vr ×cos(ur¶,vr )+ vr 2 . Polo tanto, 
2 3 2 2 
2 2 2 8 4 2 
ur + vr = + × + = + = 2 2+ 2 
2 
• ( ) ( ) (¶) 2 2 ur -vr = ur -vr × ur - vr = ur ×ur -2ur ×vr + vr ×vr = ur -2 ur × vr × cos ur,vr + vr . Polo tanto, 
2 3 2 2 
2 2 2 8 4 2 
ur -vr = - × + = - = 2 2- 2 
2 
⦿ 
(b) (u + v ) ^ (u -v ) r r r r 
⟺ (u + v )×(u -v ) = 0 r r r r 
• (ur + vr)×(ur -vr) = ur ×ur -ur ×vr + vr ×ur -vr ×vr = ur 2 - vr 2 = 22 -22 = 0 ⟹ (u + v ) ^ (u -v ) r r r r 
⦿ 
17. 
1 1 2 1 2 1 
• ( 2, 1,1 ) ( 0,1, 1 ) , , ( 0,2,2 
) 1 1 0 1 0 1 
r r 
u v 
æ - - ö 
´ = - ´ - = ç - ÷ = è - - ø 
1 1 2 1 2 1 
• ( 2, 1,1 ) ( 1,0,1 ) , , ( 1, 1,1 
) 0 1 1 1 1 0 
u w 
æ - - ö 
´ = - ´ = ç - ÷ = - - 
è ø 
r r 
( ) ( 2 2 0 2 0 2 
u v u w ) ( ) ( ) æ ö 
• ( ) ´ ´ ´ = ´ - - = ç - ÷ = - è - - - - ø 
0,2,2 1, 1,1 , , 4, 2,2 
1 1 1 1 1 1 
r r r r 
• Área do paralelogramo determinado por ur´vr e ur ´wr é: 
(ur´vr)´(ur´wr ) = (4, -2, 2) = 42 + (-2)2 +22 = 16 + 4+ 4 = 24 unidad2 ⦿

Más contenido relacionado

La actualidad más candente (13)

Números complexos
Números complexosNúmeros complexos
Números complexos
 
Cristina DuráN
Cristina DuráNCristina DuráN
Cristina DuráN
 
Tema 10 2 funcións
Tema 10 2 funciónsTema 10 2 funcións
Tema 10 2 funcións
 
Determinantes
DeterminantesDeterminantes
Determinantes
 
Álgebra de matrices
Álgebra de matricesÁlgebra de matrices
Álgebra de matrices
 
Cálculo diferencial
Cálculo diferencialCálculo diferencial
Cálculo diferencial
 
21 2007
21 200721 2007
21 2007
 
Sucesions
SucesionsSucesions
Sucesions
 
MODELO
MODELO MODELO
MODELO
 
Método de gauss (versión en galego)
Método de gauss (versión en galego)Método de gauss (versión en galego)
Método de gauss (versión en galego)
 
Representacion
RepresentacionRepresentacion
Representacion
 
Boletin 1 Curso 08 09
Boletin 1 Curso 08 09Boletin 1 Curso 08 09
Boletin 1 Curso 08 09
 
Ec 2º grao, exponenciais e logarítmicasd
Ec 2º grao, exponenciais e logarítmicasdEc 2º grao, exponenciais e logarítmicasd
Ec 2º grao, exponenciais e logarítmicasd
 

Vectores en el espacio (boletín)

  • 1. Dep. Matemáticas. Matemáticas II Mércores, 15 de xaneiro de 2014 Vectores no espazo. Páx. 1 ◌ CONTIDOS: 1. Vectores no espazo. • Concepto. • Operacións. • Dependencia e independencia lineal de vectores. 2. Produto escalar de dous vectores. • Definición a partir do coseno do ángulo que forman. • Propiedades: • Definido positivo, • Conmutativo, • Distributivo, • Homoxéneo. • Interpretación xeométrica e expresión analítica. 3. Aplicacións do produto escalar. • Módulo dun vector. Vector unitario. • Ángulo que forman dous vectores. Ortogonalidade. 4. Produto vectorial de dous vectores. • Concepto. • Propiedades. • Interpretación xeométrica. • Expresión analítica. 5. Aplicacións do produto vectorial ao cálculo de áreas de paralelogramos e triángulos. 6. Produto mixto de tres vectores. • Concepto. • Propiedades. • Interpretación xeométrica. • Expresión analítica. 7. Aplicación do produto mixto ao cálculo do volume de paralelepípedos e tetraedros. ◌ TES QUE SER CAPAZ DE: 1. Realizar operacións elementais (suma e produto por un número) con vectores, dados mediante as súas coordenadas, comprendendo e manexando correctamente os conceptos de dependencia e independencia lineal, así como o de base. 2. Saber definir e interpretar xeometricamente: ◦ O produto escalar de dous vectores. ◦ O produto vectorial de dous vectores. ◦ O produto mixto de tres vectores. 3. Coñecer as propiedades e a súa aplicación para: ◦ O cálculo de áreas de triángulos, paralelogramos. ◦ O cálculo de volumes de tetraedros e paralelepípedos. ◌ EXERCICIOS: 1. ur Calcula os valores de m para os que os seguintes vectores sexan linealmente independentes: ( m , -2 ,m ) v r ; ( -2 ,m ,m ) r e w ( m ,m , -2 ) . 2. Dados os vectores: u r (1, 1, 1) , vr (1, a, 1) e w⃗ (1, 1, a) .  a) Calcula w os valores de a para os que o conxunto de vectores {ur , vr , wr} forma unha base de R 3 . b) Calcula os valores de a  para os que os vectores ve son perpendiculares.
  • 2. Páx. 2 Vectores no espazo. 3. Dados os vectores: u r (2, - 1, 1) , vr (3, 1, - 2) e w⃗ (4, - 1, 5) . a) Calcula un vector, de módulo 1, que sexa perpendicular a ⃗u e a ⃗v . b) Calcula o volume do paralelepípedo determinado por ⃗u , ⃗v e ⃗w . 4. Dados os vectores: u r (1, 1, 1) , vr (1, 0, 1) e w⃗ (1, 1, 0) . a) Calcula a superficie do paralelogramo determinado por ⃗v e ⃗w . b) Calcula o volume do paralelepípedo determinado por ⃗u , ⃗v e ⃗w . 5. Sexan os vectores: u r (2, 3, 5) , v⃗ (-1, 0, 2) e w⃗ (3, l , 1) . a) Calcula a proxección de ⃗u sobre ⃗v , así como o ángulo que forman ⃗u e ⃗v . b) Calcula o valor de λ para que ⃗u e ⃗w sexan perpendiculares. 6. Definición de produto mixto de tres vectores. • ¿Pode ocorrer que o produto mixto de tres vectores sexa cero sen ser ningún dos vectores o vector nulo? Razoe a resposta. 7. Determina k para que os seguintes conxuntos de vectores sexan linealmente dependentes, e para que formen unha base: a) ⃗u (k, - 3, 2) , v⃗ (2, 3, k) e w⃗ (4, 6, - 4) . b) ⃗u (3, 2, 5) , v⃗ (2, 4, 7) e w⃗ (1, - 1, k ) . 8. Dados os vectores: ⃗u (1, - 3, 2) , v⃗ (-2, 6, - 4) e w⃗ (2, 0, 1) . a) Expresa ⃗u como combinación lineal de ⃗v e de ⃗w . b) É posible expresar ⃗w como combinación lineal de ⃗u e de ⃗v ? c) Son linealmente independentes ⃗u , ⃗v e ⃗w ? 9. Sexan e⃗ , e⃗ e e⃗ vectores de R 3 linealmente independentes que forman unha base ortonormal. 1 2 3 a) ¿Son linealmente independentes os vectores ⃗u = e⃗ − ⃗e, ⃗v = e⃗ + e⃗ e ⃗w = e⃗ − ⃗e+ ⃗e1 3 2 3 1 2 3 ? b) Calcula ⃗u×⃗v r r e r comproba que o vector que obtés é ortogonal a ⃗u e a ⃗v . c) Calcula [ u , v , w ] . 10. Dados os vectores: ⃗u (3, 3, 2) , v⃗ (5, - 2, 1) e w⃗ (1, - 1, 0) . a) Calcula os vectores: ⃗u − 2 ⃗v + 3 ⃗w e −2 ⃗u + ⃗v − 4 ⃗w . b) Calcula a e b tales que ⃗u = a ⃗v + b ⃗w . c) Comproba que calquera dos vectores ⃗u , ⃗v e ⃗w pode expresarse como combinación lineal dos outros dous. 11. Dados os vectores: ⃗a (1, 2, 3) , ⃗b (1, 1, 1) , ⃗c (1, 0, 5) e ⃗d (-1, 1, 3) : a) ¿Forman una base de R 3 ? b) Expresa, se é posible, o vector ⃗d como combinación lineal de ⃗a , ⃗b e ⃗c . 12. Demostra, usando vectores, que as diagonais dun rombo se cortan perpendicularmente. 13. Dados os vectores: ⃗u (2, - 1, 1) , v⃗ (3, 0, - 2) e w⃗ (2, - 3, 0) . a) Calcula o volume do paralelepípedo determinado por ⃗u , ⃗v ⃗w r e r r . r r r r b) ¿Canto valen cada un dos seguintes produtos mixtos?: [ 2u , v , w ] ; [ u , v , u + v ] . 14. É certo que ur´vr = vr´ur ? Pon un exemplo. 15. É certo que (u´v )´w = u´(v ´w) r r r r r r ? Pon un exemplo. 16. Sexan ⃗u e ⃗v dous vectores que forman un ángulo de 45° e que teñen o mesmo módulo, ur = vr = 2 . a) Cal é o módulo de ur + vr ? E o de ur - vr ? b) Demostra que ur + vr e ur - vr son perpendiculares.
  • 3. Dep. Matemáticas. Matemáticas II Mércores, 15 de xaneiro de 2014 Vectores no espazo. Páx. 3 17. Acha a área do paralelogramo determinado por ur´vr e ur´wr , sendo: ⃗u (2, - 1, 1) , v (0, 1, - 1) r e w⃗ (1, 0, 1) . ◌ SOLUCIÓNS: 1. • Se m m æ - 2 ö = ç çç - ÷ ÷÷ è - ø M 2 m m 2 m m . Os tres vectores son linealmente independentes se ran (M) = 3 . • M = -2m2 - 2m2 - 2m2 - m3 + 8 - m3 = -2m3 - 6m2 + 8 = -2 (m3 + 3m2 - 4). • 1 3 0 -4 1 1 4 4 1 4 4 0 ⟹ m3 + 3m2 - 4 = (m - 1) (m2 + 4m + 4) m - ± - - ± • 4 16 16 4 0 = = = - 2 ⟹ m2 + 4m + 4 = (m + 2)2 2 2 • M = -2 (m - 1) (m + 2)2 ¹ 0 ⟺ m ¹ 1 e m ¹ -2 • En consecuencia, u , v e w r r r son linealmente independentes se m Î ¡ - {1 , -2} ⦿ 2. (a) Como son tres vectores de 3 R , formarán unha base se son linealmente independentes; isto é, se o seu produto mixto é non nulo: 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 0 1 1 • a a 2 a a a 2 a ( a )2 a = + + - - - = - + = - = ⟺ a = 1 . • Polo tanto, forman unha base se a ¹ 1 . ⦿ (b) v⃗ e w⃗ son perpendiculares se vr × wr = 0 . • (1, a, 1) × (1, 1, a) = 1 + a + a = 1 + 2a = 0 ⟺ 2a = -1 ⟺ 1 2 a = - . ⦿ 3. (a) Un vector perpendicular a ⃗u e a ⃗v é: æ - - ö ç - ÷ = è - - ø • ur ´ vr = (2, - 1, 1) ´ (3, 1, - 2) 1 1 2 1 2 1 = , , ( 1, 7, 5 ) 1 2 3 2 3 1 • ur ´ vr = 12 + 72 + 52 = 75 • Polo tanto, os dous vectores perpendiculares a ⃗u e a ⃗v , con módulo 1, son: r 1 = × ( r ´ r ) 1 ◦ = × ( 1, 7, 5 ) = 1 75 n u v r r u ´ v 1 7 5 æ ç , , ö ÷ è ø 75 75 75 e - - 1 1 r r r ◦ ( ) ( ) 2 = × ´ = × = 1, 7, 5 75 n u v r r u ´ v æ - 1 - 7 - 5 ç , , ö ÷ è 75 75 75 ø ⦿ (b) [ ] ( ) 2 1 1 , , 3 1 2 10 8 3 4 15 4 22 4 1 5 u v w u v w - = × ´ = - = + - - + - = - r r r r r r ⟹ ⟹ Volume = 22 unidad3 . ⦿
  • 4. Páx. 4 Vectores no espazo. 4. æ 0 1 1 1 1 0 ö 2 (a) v w ( ) ( )2 2 = ´ = ç - ÷ = - = - + + = Área , , 1, 1, 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 è ø r r = 3 unidad2 ⦿ ur vr wr = = + - = (b) [ ] 1 1 1 , , 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 ⟹ Volume = 1 unidad3 . ⦿ 5. (a) Proxección de ⃗u sobre ⃗v : ( ) × - + + 2 0 10 8 ( ) ( ) 2 2 = = - = - = Proy 1, 0, 2 1, 0, 2 ( ) 1 0 4 5 v u u v v v + + r r r r r r 8 16 , 0, 5 5 æ - ö ç ÷ è ø • Se chamamos α ao ángulo que forman u e ⃗v , entón: r r r r ⟹ ( ) 2 0 10 8 cos 4 9 25 1 0 4 190 u v u v a × - + + = = = × + + + + 8 arccos æ ö = ç ÷ è ø 190 54° 31′ 21,56″ (b) Dous vectores son perpendiculares se o seu produto escalar é cero: • u × w = ( 2, 3, 5) × ( 3, l , 1) = 6 + 3l + 5 = 11 + 3l = 0 v r ⟺ 3l = - 11 ⟺ 11 3 l = - 6. • Chámase produto mixto de tres vectores ⃗u , v⃗ e , w⃗ e desígnase [ ur , vr ,wr ] , ao número que se obtén ao facer o ⃗u ⃗v w⃗, [ u r produto escalar de por o vector resultante de facer o produto vectorial de e é dicir: , v r ,w r ] = u r ×(v r ´w) r , e a partir das definicións de produto escalar e produto vectorial, pódese calcular como o determinante da matriz con 3 filas formadas polas coordenadas de ⃗u , ⃗v e ⃗w , respectivamente. ⦿ • SI pode ocorrer que o produto mixto de tres vectores sexa cero sen ser ningún dos vectores o vector nulo, bastaría con que os vectores foran linealmente dependentes, xa que, nese caso unha das filas do determinante, que da o seu valor, se pode poñer como combinación lineal das outras dúas, co que o valor do determinante é cero. ⦿ 7. - 3 2 k (a) 2 2 k k k k k k = - - + - - - = - - - = 2 3 12 12 24 24 24 6 6 24 24 4 6 - 4 = - 6(k2 + 4k + 4) = - 6(k + 2)2 • ( )2 -6 k + 2 = 0 ⟺ k + 2 = 0 ⟺ k = - 2 • Polo tanto, Se k = - 2 , os vectores son linealmente dependentes. ⦿ (b) 3 2 5 2 4 7 12 k 14 10 20 4 k 21 8 k 5 1 1 k = + - - - + = + - • 8k + 5 = 0 ⟺ 8k = - 5 ⟺ 5 8 k = - • Polo tanto, Se 5 8 k = - , os vectores son linealmente dependentes. ⦿
  • 5. Dep. Matemáticas. Matemáticas II Mércores, 15 de xaneiro de 2014 Vectores no espazo. Páx. 5 8. (a) ur = avr + bwr ⟺ (1, - 3, 2) = a(-2, 6, - 4) + b(2, 0, 1) = (-2a + 2b, 6a, - 4a + b) • Igualando as coordenadas obtemos o sistema: a b b b a a a a b b b ì- + = ì + = ì = ï ïï ï í = - ®í = ®í = ï- + = ï ï î îï + = î = 2 2 1 1 2 1 0 6 3 4 2 2 2 0 1 1 2 2 - - 2 a = - e b = 0 , verifícase que 1 2 ur = - vr + 0wr . • Polo tanto, Se 1 ⦿ (b) w = x u + y v r r r ⟺ (2, 0, 1) = x (1, - 3, 2) + y (-2, 6, - 4) = ( x - 2 y, - 3x + 6 y, 2x - 4 y ) • x y x y x y - = ìï - + = íï î - = 2 2 3 6 0 2 4 1 . Matriz de coeficientes: 1 2 3 6 2 4 C æ - ö = ç - ÷ ç ÷ ç - ÷ è ø ; matriz ampliada: 1 2 2 3 6 0 2 4 1 A æ - ö = ç - ÷ ç ÷ ç - ÷ è ø • ( -2, 6, - 4) = - 2(1, - 3, 2) ⟹ As dúas columnas de C son proporcionais ⟹ ran(C ) = 1 . • A = 6 + 24 - 24 - 6 = 0 ; - 2 2 12 0 6 0 = - ¹ ⟹ ran( A) = 2 . • Como ran(C ) ¹ ran( A) , o sistema é incompatible, e polo tanto, non é posible expresar ⃗w como combinación lineal de ⃗u e de ⃗v . ⦿ (c) Polo visto no apartado (a) 1 2 ur = - vr + 0wr ⟹ ⃗u , ⃗v e ⃗w son linealmente dependentes ⦿ 9. (a) Tres vectores son linealmente independentes se a única forma de obter o vector nulo como combinación lineal deles é con escalares nulos. • Como ⃗ e1 , ⃗ e2 e ⃗ e3 son linealmente independentes, se 1 2 3 ae + be + c e = 0 r r r r ⟹ a = b = c = 0 r r r r ⟺ ( ) ( ) ( ) 1 3 2 3 1 2 3 x e - e + y e + e + z e - e + e = 0 • x u + y v + zw = 0 r r r r r r r r ⟺ r r r r , como ⃗ e1 , ⃗ e2 e ⃗ e3 son linealmente independ., ⟺ ( ) ( ) ( ) 1 2 3 x + z e + y - z e + -x + y + z e = 0 entón 0 0 0 x z + = ìï y z - = î- x + y + íï z = Sistema homoxéneo con matriz de coeficientes 1 0 1 0 1 1 1 1 1 C æ ö = ç - ÷ ç ÷ ç - ÷ è ø • C = 1 + 1 + 1 = 3 ¹ 0 ⟹ ran(C ) = ran( A) = 3 = nº de incógnitas ⟹ ten solución única ( x, y, z ) = (0, 0, 0) ⟹ ⃗u , v⃗ e w⃗ son linealmente independentes ⦿ (b) Aplicando a propiedade distributiva e que ⃗ e1 , ⃗ e2 e ⃗ e3 forman unha base ortonormal: • ( ) ( ) 1 3 2 3 1 2 1 3 3 2 3 3 3 2 1 1 2 3 ur´vr = er - er ´ er + er = er ´ er + er ´ er - er ´ er - er ´ er = er - er + er - 0 = er - er + er , é dicir, ur´vr = wr • ( ) ( ) ( ) 1 2 3 1 3 1 1 1 3 2 1 2 3 3 1 3 3 ur´vr ×ur = er - er + er × er - er = er × er - er × er - er × er + er × er + er × er - er × er = 1-1 = 0 , en consecuencia, (u´v ) ^u r r r • ( ) ( ) ( ) 1 2 3 2 3 1 2 1 3 2 2 2 3 3 2 3 3 ur´vr ×vr = er - er + er × er + er = er × er + er × er - er × er - er × er + er × er + er × er = -1+1 = 0 , en consecuencia, (u´v ) ^ v r r r ⦿ r r r r r r r (c) [ u , v , w ] r r r ( ) ( ) ( ) 1 3 2 3 1 2 3 = e - e × éë e + e ´ e - e + e ùû = ( ) ( ) 1 3 2 1 2 2 2 3 3 1 3 2 3 3 = er - er × er ´ er - er ´ er + er ´ er + er ´ er - er ´ er + er ´ er = ( ) ( ) ( ) ( ) 1 3 3 1 2 1 1 3 1 2 3 = er - er × - er + er + er + er = er - er × 2er + er - er = 1 1 1 2 1 3 3 1 3 2 3 3 = 2er × er + er × er - er × er - 2er × er - er × er + er × er = 2 + 1 = 3 ⦿
  • 6. Páx. 6 Vectores no espazo. NOTA: Por ser e⃗ , e⃗ e e⃗ unha base ortonormal tamén podería facerse este exercicio de forma 1 2 3 u r = (1, 0, - 1) v r analítica, tendo en conta que respecto a esta base: , = (0, 1, 1) e w = (1, - 1, 1) r . 10. (a) ur - 2vr + 3wr = (3, 3, 2) - 2(5, - 2, 1) + 3(1, - 1, 0) = (-4, 4, 0) • -2ur + vr - 4wr = - 2(3, 3, 2) + (5, - 2, 1) - 4(1, - 1, 0) = (-5, - 4, - 3) ⦿ (b) u = av + bw r r r ⟺ (3, 3, 2) = a(5, - 2, 1) + b(1, - 1, 0) = (5a + b, - 2a - b, a) • Igualando as coordenadas obtemos o sistema: 5 3 10 3 7 a b b b a b b b a a a ì + = ì + = ì = - í ï- 2 - = 3 ® ï- í 4 - = 3 ® ï- í 7 = ï = ï î î = ïî = 2 2 2 • Polo tanto, Se a = 2 e b = -7 , verifícase que u = 2v - 7w r r r . ⦿ (c) ⃗u pode expresarse como combinación lineal de v⃗ e w⃗ , xa que, u = 2v - 7w r r r . • Despexando v⃗ , u + 7w = 2v r r r 2 2 vr = ur + wr ⟹ ⃗v é combinación lineal de ⃗u e ⃗w . ⟹ 1 7 • Despexando w⃗, 7w = -u + 2v r r r 7 7 wr = - ur + vr ⟹ ⃗w é combinación lineal de ⃗u e ⃗v . ⟹ 1 2 11.(a) ⃗a , ⃗b , ⃗c e ⃗d non forman unha base de 3 R , porque o número máximo de vectores de 3 R linealmente independentes é 3. ⦿ (b) x a + y b + z c = d r r r r ⟺ x (1, 2, 3) + y (1, 1, 1) + z (1, 0, 5) = (-1, 1, 3) ⟺ ⟺ 1 x y z x y x y z + + = - ìï + = íï î + + = 2 1 3 5 3 . Coeficientes: 1 1 1 2 1 0 3 1 5 C æ ö = ç ÷ ç ÷ ç ÷ è ø ; matriz ampliada: 1 1 1 1 2 1 0 1 3 1 5 3 A æ - ö = ç ÷ ç ÷ ç ÷ è ø • C = 5 + 2 - 3 - 10 = -6 ¹ 0 ⟹ ran(C ) = ran( A) = 3 = nº de incógnitas ⟹ S. C. D. • Aplicando a regra de Cramer: 1 1 1 1 5 1 3 5 12 1 1 0 2 6 6 6 3 1 5 x - - + - - = - = - = = ; 1 1 1 1 5 6 3 10 2 1 0 3 6 6 3 3 5 y - + - + = - = - = - ; 1 1 1 1 3 3 2 3 6 1 2 1 1 0 6 6 3 1 3 z - + - + - - = - = - = . r r r r ⦿ • ( x, y, z ) = (2, - 3, 0) ⟹ 2a - 3b + 0c = d 12. • Se os vectores ⃗u e v⃗ son dous vectores con ur = vr ¹ 0 , entón o paralelogramo determinado por eles é un rombo. • As diagonais do rombo son os vectores ur + vr e ur + vr (como pode apreciarse no debuxo. • (ur + vr ) × (ur - vr ) = ur × ur - ur × vr + vr × ur - vr × vr (Propiedade distributiva) • (ur + vr ) × (ur - vr ) = ur × ur - ur × vr + vr × ur - vr × vr = ur × ur - vr × vr (Propiedade conmutativa) • ( ) ( ) 2 2 ur + vr × ur - vr = ur - vr = 0 (Pola definición do produto escalar e que u = v ¹ 0 r r ) • En consecuencia, ur + vr e ur - vr son perpendiculares. ⦿ 13. (a) [ ] 2 1 1 , , 3 0 2 4 9 12 17 2 3 0 u v w - = - = - - = - - r r r ⟹ Volume = 17 unidad3 . ⦿
  • 7. Dep. Matemáticas. Matemáticas II Mércores, 15 de xaneiro de 2014 Vectores no espazo. Páx. 7 (b) [ 2u , v , w ] = 2×[ u , v , w ] = r r r r r r −34 , porque se unha fila multiplícase por un número o valor do determinante queda multiplicado por dito número. ⦿ • [ ur , vr, ur + vr ] = 0 , porque é o determinante dunha matriz na que a 3ª fila é combinación lineal das dúas primeiras. ⦿ 14. r r r i j k • Para ⃗u (2, - 1, 1) e v⃗ (3, 0, - 2) , u´v = 2 - 1 1 = (2,7,3) - 3 0 2 r r r r r i j k r r ⟹ ur´vr ¹ vr´ur • v ´u = 3 0 - 2 = ( - 2, - 7, - 3) - 2 1 1 ⦿ 15. • Para ⃗u (2, - 1, 1) , v⃗ (3, 0, - 2) e w⃗ (2, - 3, 0) , æ - - ö ( ) (( ) ( )) ( ) 1 1 2 1 2 1 r r r r r r u v w w w w ´ ´ = 2, - 1,1 ´ 3,0, - 2 ´ = ç , - , ´ = 2,7,3 ´ = è 0 - 2 3 - 2 3 0 ÷ø ( ) ( ) æ 7 3 2 3 2 7 ö ( ) = ´ - = ç - ÷ = - - è - - ø 2,7,3 2, 3,0 , , 9,6, 20 3 0 2 0 2 3 æ - - ö r r r r r 0 2 3 2 3 0 r • u ( v w ) u (( ) ( )) u u ( ) ´ ´ = ´ 3,0, - 2 ´ 2, - 3,0 = ´ç , - , ÷ = ´ - 6, - 4, - 9 = è - 3 0 2 0 2 - 3 ø æ - - ö ( ) ( ) ( ) 1 1 2 1 2 1 = - ´ - - - = ç - ÷ = - è - - - - - - ø • Polo tanto, (u´v )´w ¹ u´(v ´w) r r r r r r 2, 1,1 6, 4, 9 , , 13,12, 14 4 9 6 9 6 4 ⦿ 16. (a) ur + vr = (ur + vr)×(ur + vr) = ur ×ur +2ur ×vr + vr ×vr = ur 2 + 2 ur × vr ×cos(ur¶,vr )+ vr 2 . Polo tanto, 2 3 2 2 2 2 2 8 4 2 ur + vr = + × + = + = 2 2+ 2 2 • ( ) ( ) (¶) 2 2 ur -vr = ur -vr × ur - vr = ur ×ur -2ur ×vr + vr ×vr = ur -2 ur × vr × cos ur,vr + vr . Polo tanto, 2 3 2 2 2 2 2 8 4 2 ur -vr = - × + = - = 2 2- 2 2 ⦿ (b) (u + v ) ^ (u -v ) r r r r ⟺ (u + v )×(u -v ) = 0 r r r r • (ur + vr)×(ur -vr) = ur ×ur -ur ×vr + vr ×ur -vr ×vr = ur 2 - vr 2 = 22 -22 = 0 ⟹ (u + v ) ^ (u -v ) r r r r ⦿ 17. 1 1 2 1 2 1 • ( 2, 1,1 ) ( 0,1, 1 ) , , ( 0,2,2 ) 1 1 0 1 0 1 r r u v æ - - ö ´ = - ´ - = ç - ÷ = è - - ø 1 1 2 1 2 1 • ( 2, 1,1 ) ( 1,0,1 ) , , ( 1, 1,1 ) 0 1 1 1 1 0 u w æ - - ö ´ = - ´ = ç - ÷ = - - è ø r r ( ) ( 2 2 0 2 0 2 u v u w ) ( ) ( ) æ ö • ( ) ´ ´ ´ = ´ - - = ç - ÷ = - è - - - - ø 0,2,2 1, 1,1 , , 4, 2,2 1 1 1 1 1 1 r r r r • Área do paralelogramo determinado por ur´vr e ur ´wr é: (ur´vr)´(ur´wr ) = (4, -2, 2) = 42 + (-2)2 +22 = 16 + 4+ 4 = 24 unidad2 ⦿