Определение вектора:
Вектор — это направленный отрезок, характеризующийся определённой длиной и направлением. В пространстве вектор можно представить как перемещение из одной точки в другую. Векторы обозначаются буквами с стрелками сверху, например, (\vec{a}).
Определение длины вектора:
Длина вектора (или его модуль) обозначается как (|\vec{a}|) и представляет собой расстояние между началом и концом вектора. Если вектор (\vec{a}) имеет координаты ((x, y, z)), то его длина вычисляется по формуле:
[ |\vec{a}| = \sqrt{x^2 + y^2 + z^2} ]
Определение коллинеарности двух ненулевых векторов:
Два ненулевых вектора (\vec{a}) и (\vec{b}) называются коллинеарными, если они лежат на одной прямой или на параллельных прямых. Это означает, что один вектор можно представить как произведение другого на некоторый скаляр: (\vec{a} = k \vec{b}), где (k) — число.
Определение равенства векторов:
Два вектора (\vec{a}) и (\vec{b}) называются равными, если они имеют одинаковую длину и одинаковое направление. Формально это выражается как совпадение их координат: (\vec{a} = (x_1, y_1, z_1)) и (\vec{b} = (x_2, y_2, z_2)), и если (x_1 = x_2), (y_1 = y_2), (z_1 = z_2).
Иллюстрация с использованием параллелепипеда:
Представим параллелепипед с вершинами (A, B, C, D, A', B', C', D'). В этом случае его рёбра будут представлять собой векторы.
Вектор: Пусть (\vec{AB}) — это вектор, который направлен от точки (A) к точке (B). Вектор (\vec{AB}) в данном случае будет характеризоваться длиной отрезка (AB) и направлением — от (A) к (B).
Длина вектора: Длина вектора (\vec{AB}) равна длине отрезка (AB). Если координаты точек (A(x_1, y_1, z_1)) и (B(x_2, y_2, z_2)), то длина вектора (\vec{AB}) равна:
[ |\vec{AB}| = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2} ]
Коллинеарность: Векторы (\vec{AB}) и (\vec{A'B'}) будут коллинеарны, если рёбра (AB) и (A'B') параллельны. Это означает, что можно найти такой скаляр (k), что (\vec{AB} = k \vec{A'B'}).
Равенство векторов: Векторы (\vec{AB}) и (\vec{A'B'}) будут равны, если они не только коллинеарны, но и имеют одинаковую длину и одинаковое направление. В данном случае это значит, что отрезки (AB) и (A'B') равны по длине и направлены в одну сторону.
Таким образом, с помощью параллелепипеда можно наглядно проиллюстрировать основные понятия, связанные с векторами: их определение, длину, коллинеарность и равенство.