Vektorer i rommet: en enkel innføring
I R1 regnet du med vektorer i planet, med to koordinater. I R2 får vektorene en tredje koordinat, og du kan regne med linjer, plan og kuler i rommet. Det meste du kan fra før, virker på samme måte. Her er det viktigste, med eksempler.
I denne artikkelen:
Hva er en vektor i rommet?
En vektor er en pil med lengde og retning. Den sier hvor langt du skal gå, og i hvilken retning. I rommet trenger du tre tall: hvor langt i x-retning, i y-retning og i z-retning. Tenk på et rom der x og y er langs gulvet og z er rett opp.
Vektoren fra punktet A(1, 2, 0) til punktet B(3, 5, 6) finner du ved å trekke koordinatene til A fra koordinatene til B:
AB = [3 − 1, 5 − 2, 6 − 0] = [2, 3, 6]
Lengden av en vektor
Lengden finner du med Pytagoras, nå med tre ledd under rottegnet:
|[2, 3, 6]| = √(22 + 32 + 62) = √(4 + 9 + 36) = √49 = 7
Avstanden mellom A og B er altså 7.
Regning med vektorer
Du legger sammen og ganger med tall koordinat for koordinat, akkurat som i planet:
[1, 2, 3] + [2, 0, −1] = [3, 2, 2] · 2 · [1, 2, 3] = [2, 4, 6]
Skalarproduktet: står vektorene vinkelrett?
Skalarproduktet ganger koordinatene parvis og legger sammen. Svaret er et tall:
[2, 3, 6] · [3, −2, 0] = 2 · 3 + 3 · (−2) + 6 · 0 = 0
Er skalarproduktet 0, står vektorene vinkelrett på hverandre. Ellers kan du finne vinkelen v mellom dem med cos v = u · w delt på |u| · |w|. For u = [1, 0, 0] og w = [1, 1, 0] er u · w = 1, |u| = 1 og |w| = √2:
cos v = 1 delt på √2 gir v = 45°
Skalarproduktet er forklart med flere eksempler i skalarprodukt av vektorer.
Vektorproduktet: en vektor som står vinkelrett på begge
Vektorproduktet u × w er nytt i R2. Svaret er en vektor som står vinkelrett på både u og w. For u = [1, 2, 0] og w = [0, 1, 3]:
u × w = [2 · 3 − 0 · 1, 0 · 0 − 1 · 3, 1 · 1 − 2 · 0] = [6, −3, 1]
Sjekk med skalarproduktet: [6, −3, 1] · [1, 2, 0] = 6 − 6 + 0 = 0, og [6, −3, 1] · [0, 1, 3] = 0 − 3 + 3 = 0. Begge er 0, så svaret står vinkelrett på begge vektorene.
Lengden av vektorproduktet er arealet av parallellogrammet som u og w utspenner:
|[6, −3, 1]| = √(36 + 9 + 1) = √46 ≈ 6,78
Trekanten som u og w utspenner, har halvparten så stort areal, omtrent 3,39. Se vektorproduktet for regnereglene.
Likningen for et plan
Et plan er bestemt av ett punkt i planet og en normalvektor, en vektor som står vinkelrett på planet. Planet gjennom A(1, 2, 0) med normalvektor [6, −3, 1] har likningen
6(x − 1) − 3(y − 2) + 1 · (z − 0) = 0 som gir 6x − 3y + z = 0
Sjekk at A ligger i planet: 6 · 1 − 3 · 2 + 0 = 0. Det stemmer. Normalvektoren her er vektorproduktet fra avsnittet over, så planet inneholder både A og retningene [1, 2, 0] og [0, 1, 3]. Slik finner du et plan gjennom tre punkter: lag to vektorer mellom punktene og ta vektorproduktet.
Linjer i rommet
En linje i rommet skrives med parameterframstilling, som i R1, bare med en z-koordinat i tillegg. Linjen gjennom A(1, 2, 0) med retningsvektor [2, 3, 6] er
x = 1 + 2t y = 2 + 3t z = 6t
Setter du t = 1, får du B(3, 5, 6). Se parameterframstilling for en linje.
Vanlige feil
- Bytte rekkefølgen i vektorproduktet. w × u gir motsatt vektor av u × w.
- Fortegnsfeil i den midterste koordinaten av vektorproduktet. Sjekk alltid svaret med skalarproduktet.
- Trekke fra i feil rekkefølge. Vektoren AB er B minus A.
- Glemme å halvere når du skal ha arealet av en trekant.
Les også om eksamen i R2.
Temaer forklart med eksempler
- Vektorproduktet (kryssprodukt) i rommet
- Enhetssirkelen, radianer og eksakte verdier
- Trigonometriske likninger: sin x, cos x og tan x
- Sinusfunksjoner: amplitude, periode og likevektslinje
- Alle temaene
Mer om faget
- Vektorer i rommet – forklart steg for steg
- Vektorer i rommet: modulen i matte R2
- Oppgaver med fasit i R2, ordnet etter tema
- Eksamen i R2: del 1, del 2 og hjelpemidler
Ser du en feil? Si fra, så retter vi den. Alt innhold i Sophus skal være riktig.