Skip to main content

Теория: 26 Скалярное произведение и проекция

Задание

Угол \(\displaystyle \alpha\) между векторами \(\displaystyle \vec{a}\) и \(\displaystyle \vec{b}\) – тупой.

Выразите проекцию \(\displaystyle \vec{a}\) на ось, сонаправленную с вектором \(\displaystyle \vec{b}\small,\) через скалярное произведение векторов \(\displaystyle \vec{a}\) и \(\displaystyle \vec{b}\) и их длины:

\(\displaystyle \vec{a}_{\vec{b}}=\)  

 

Решение

Определение

Скалярным произведением векторов \(\displaystyle \overrightarrow {a}\) и \(\displaystyle \overrightarrow {b}\)  называется число 

\(\displaystyle \overrightarrow {a}\cdot \overrightarrow {b}=|\overrightarrow {a}| \cdot |\overrightarrow {b}|\cdot \cos ( \widehat{\overrightarrow {a},\overrightarrow {b}}),\)

где \(\displaystyle \widehat{\overrightarrow {a},\overrightarrow {b}}\)– угол между векторами \(\displaystyle \overrightarrow {a}\) и \(\displaystyle \overrightarrow {b}.\)

Опустим перпендикуляр из конца вектора \(\displaystyle \vec{a}\) на ось, сонаправленную с вектором \(\displaystyle \vec{b}\small.\)  

Тогда проекция \(\displaystyle \vec{a}\) на ось – это \(\displaystyle -AC\small.\)


Угол \(\displaystyle BAC\) дополнительный к \(\displaystyle \color{red}{\alpha}\small,\) значит, \(\displaystyle \angle BAC=180^{\circ}-\color{red}{\alpha}\small.\)

Тогда в прямоугольном треугольнике \(\displaystyle ABC\) выполняется соотношение:

\(\displaystyle AC=AB\cdot\cos\angle BAC\small.\)

То есть

\(\displaystyle \vec{a}_{\vec{b}}=-|\vec{a}|\cos(180^{\circ}-\color{red}{\alpha})\small.\)

 

Согласно формулам приведения \(\displaystyle \cos(180^{\circ}-\color{red}{\alpha})=-\cos\color{red}{\alpha}\small.\) Получаем

\(\displaystyle \vec{a}_{\vec{b}}=|\vec{a}|\cos\color{red}{\alpha}\small.\)


Тогда по определению скалярного произведения

\(\displaystyle \vec{a}_{\vec{b}}=|\vec{a}|\cos\color{red}{\alpha}=\frac{|\vec{a}|\cdot|\vec{b}|\cos\color{red}{\alpha}}{|\vec{b}|}=\frac{\vec{a}\cdot \vec{b}}{|\vec{b}|}\small.\)


Ответ: \(\displaystyle \vec{a}_{\vec{b}}=\frac{\vec{a}\cdot \vec{b}}{|\vec{b}|}\small.\)