שיעור 2 מתוך 7

מכפלה סקלרית, זוויות וניצבות

תת־הנושא הנפוץ ביותר בפרק: כמעט מחצית מהשאלות משתמשות במכפלה סקלרית.

המכפלה הסקלרית

הגדרה

עבור $\vec u=(u_1,u_2,u_3)$ ו־$\vec v=(v_1,v_2,v_3)$:

$$\vec u\cdot\vec v=u_1v_1+u_2v_2+u_3v_3=|\vec u|\,|\vec v|\cos\theta$$

$\theta$ היא הזווית בין הווקטורים, בתחום $0\le\theta\le\pi$. היא מוגדרת רק כאשר שני הווקטורים שונים מאפס.

תכונות שימושיות

  • $\vec v\cdot\vec v=|\vec v|^2$.
  • $\vec u\perp\vec v$ אם ורק אם $\vec u\cdot\vec v=0$.
  • המכפלה חילופית ומפולגת, ולכן פותחים סוגריים כמו באלגברה: $$(a\vec u+b\vec v)\cdot(c\vec u+d\vec v)=ac|\vec u|^2+(ad+bc)\,\vec u\cdot\vec v+bd|\vec v|^2$$
  • סימן המכפלה קובע את סוג הזווית: חיובי לזווית חדה, אפס לזווית ישרה, שלילי לזווית קהה.
  • במישור, $(-b,a)$ ו־$(b,-a)$ ניצבים ל־$(a,b)$ ובאותו אורך.

דוגמה: ניצבות בלי רכיבים

נתון $|\vec u|=5$, $|\vec v|=3$, והווקטור $\vec u-2\vec v$ ניצב ל־$\vec u+\vec v$. חשבו את $\vec u\cdot\vec v$.

מבחן 06.10.16 שאלה 5

דוגמה: פרמטר שקובע ניצבות

נתון $|\vec u|=2$, $|\vec v|=3$ והזווית ביניהם $\frac{\pi}{3}$. מצאו $t$ שעבורו $\vec u+\vec v$ ניצב ל־$\vec u+t\vec v$.

מבחן 18.10.17 שאלה 4

דוגמה ברמת מבחן: מערכת של שתי ניצבויות

נתון $|\vec u|=|\vec v|=|\vec w|=2$. הווקטורים $\vec u,\vec w$ ניצבים. הזווית בין $\vec v$ ל־$\vec w$ והזווית בין $\vec v$ ל־$\vec u$ הן $\frac{\pi}{3}$. יהי $\vec v_1=\alpha\vec u+\beta\vec v+\vec w$, ונתון ש־$\vec v_1$ ניצב ל־$\vec v$ ול־$\vec w$. חשבו את $\alpha+\beta$.

האפשרויות: $3$, $5$, $-5$, $0$, $1$.

מבחן 05.06.20 שאלה 13

דוגמה: וקטור ניצב במישור

מצאו וקטור $(a,b)$ שניצב ל־$(1,2)$, ארוך ממנו פי שניים ונמצא ברביע הרביעי.

מבחן 04.11.15 שאלה 11

בדיקה עצמית

נתון $|\vec u|=|\vec v|=1$ ו־$\vec u\cdot\vec v=\frac12$. מהי הזווית בין הווקטורים ברדיאנים?

מבחן 19.03.17 שאלה 9