Линейные операции над векторами.

Определение 5.4. Суммой a + b векторов a и b называется вектор, идущий из начала вектора а в конец вектора b, если начало вектора b совпадает с концом вектора а.

b

a+b

a

Замечание. Такое правило сложения векторов называют правилом треугольника.

 

Свойства сложения:

Свойство 1. a + b = b + a.

Доказательство. Приложим векторы а и b к общему началу и рассмотрим параллелограмм

AOBC. Из определения 5.4 и треугольника ОВС следует, что ОС= b+a, а из треугольника

ОАС – ОС= а+b. Свойство 1 доказано.

В а С Замечание. При этом сформулировано еще одно правило

b b сложения векторов – правило параллелограмма: сумма

a+b= векторов a и b есть диагональ параллелограмма, построенно-

=b+a го на них как на сторонах, выходящая из их общего начала.

О А

А

Свойство 2. (a+b)+c=a+(b+c).

b Доказательство. Из рисунка видно, что

A a + b B (a+b)+c =(OA+AB)+BC=OB+BC=OC,

a a+(b+c)=OA+(AB+BC)=OA+AC=OC.

Свойство 2 доказано.

b+с

O c С

Свойство 3. Для любого вектора a существует нулевой вектор О такой, что a +О=а.

Доказательство этого свойства следует из определения 5.4.

 

Свойство 4. Для каждого вектора a существует противоположный ему вектор a ^/ такой, что а+а ^/=О.

Доказательство. Достаточно определить a ^/ как вектор, коллинеарный вектору a, имеющий одинаковую с ним длину и противоположное направление.

 

Определение 5.5. Разностью а – b векторов а и b называется такой вектор с, который в сумме с вектором b дает вектор а.

 

a a-b

B

 

Определение 5.6. Произведением k a вектора а на число k называется вектор b, коллинеарный вектору а, имеющий модуль, равный | k || a |, и направление, совпадающее с направлением а при k >0 и противоположное а при k<0.

Свойства умножения вектора на число:

Свойство 1. k( a + b ) = k a + k b.

Свойство 2. (k + m) a = k a + m a.

Свойство 3. k(m a ) = (km) a.

Следствие. Если ненулевые векторы а и b коллинеарны, то существует такое число k, что b = k a.