שיעור 4 מתוך 7

גיאומטריה וקטורית במצולעים ושטחים

מבטאים כל וקטור בעזרת שני וקטורי בסיס. אחר כך משתמשים בכלים של השיעורים הקודמים.

וקטורים בתוך מצולע

כלים

  • אמצע הקטע $AB$: $M=\frac{A+B}{2}$.
  • תיכון מקודקוד $C$ לאמצע $D$ של $AB$: $\overrightarrow{CD}=\frac12\left(\overrightarrow{CA}+\overrightarrow{CB}\right)$.
  • סכום שלושת וקטורי התיכונים, כל אחד מקודקוד לאמצע הצלע שמולו, הוא $\vec 0$.
  • שלושה וקטורים שונים מאפס באותו אורך שסכומם $\vec 0$ יוצרים משולש שווה צלעות. הזווית בין כל שניים מהם היא $120^\circ$.
  • כדי לבטא וקטור, הולכים לאורך צלעות ידועות. בדרך הפוכה לכיוון החץ מחליפים סימן.

דוגמה: סכום התיכונים

נתון משולש $ABC$ במישור. נסמן $\overrightarrow{AB}=\vec u$, $\overrightarrow{BC}=\vec v$. נתונים התיכונים $AF$, $BE$, $CD$. חשבו את $\overrightarrow{CD}+\overrightarrow{BE}+\overrightarrow{AF}$.

האפשרויות: $\vec v+\vec u$, $\vec v-\vec u$, $\frac23\vec v+\frac13\vec u$, $0$.

בחינה לדוגמה 2024 שאלה 9

דוגמה: תיכון ומכפלה סקלרית

במשולש $ABC$, הנקודה $D$ היא אמצע הצלע $AB$. נסמן $\vec u=\overrightarrow{CA}$, $\vec v=\overrightarrow{CB}$. נתון $|\overrightarrow{CD}|=3$, $|\overrightarrow{CA}|=4$, $|\overrightarrow{CB}|=5$. חשבו את $\vec u\cdot\vec v$.

מבחן 20.06.24 שאלה 18

דוגמה ברמת מבחן: טרפז

נתון טרפז $ABCD$. נסמן $\overrightarrow{AD}=\vec v$, $\overrightarrow{AB}=\vec u$, $\overrightarrow{DC}=\frac12\vec u$. על הצלע $AB$ נמצאת נקודה $M$ כך ש־$|\overrightarrow{AM}|=\frac34|\overrightarrow{AB}|$. נתון $\overrightarrow{CM}\perp\overrightarrow{MD}$ ו־$|\vec v|=\frac12|\vec u|$. חשבו את $\cos(\angle BAD)$.

בטופס הבחינה נדפס $|\overrightarrow{AM}|=\frac34|\overrightarrow{AM}|$. לפי הפתרון הרשמי הכוונה ל־$|\overrightarrow{AB}|$, ובהנחה זו משתמשים כאן.

מבחן 28.03.24 שאלה 18

שטחים

הגדרה

שטח המקבילית שנבנית על $\vec u,\vec v$ הוא $|\vec u|\,|\vec v|\sin\theta$. שטח המשולש הוא חצי ממנו.

במישור, עבור $\vec u=(a,b)$ ו־$\vec v=(c,d)$, שטח המקבילית הוא $|ad-bc|$.

במרחב משתמשים במכפלה הווקטורית:

$$\vec u\times\vec v=(u_2v_3-u_3v_2,\;u_3v_1-u_1v_3,\;u_1v_2-u_2v_1),\qquad |\vec u\times\vec v|=|\vec u|\,|\vec v|\sin\theta$$

הווקטור $\vec u\times\vec v$ ניצב לשני הווקטורים. ישמש אותנו גם למציאת נורמל למישור.

דוגמה: שטח משולש בלי אורכי צלעות

נתונים וקטורים $\vec m,\vec n$ המקיימים $|\vec m|=\sqrt3$, $|\vec n|=1$, והזווית ביניהם $30^\circ$. נגדיר $\vec a=\vec m-\vec n$, $\vec b=\vec m+\vec n$. חשבו את שטח המשולש שנוצר על ידי $\vec a,\vec b$.

האפשרויות: $\frac{\sqrt3}{2}$, $3$, $\sqrt3$, $2$, $1$.

מבחן 30.06.20 שאלה 3

בדיקה עצמית

חשבו את הסינוס של הזווית בין $(1,2)$ ל־$(3,4)$.

מבחן 07.10.15 שאלה 11