algebra: apunte de vectores

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ALGEBRA DE VECTORES Desde su introducción hace cerca de 100 años el concepto de vector sólo se asociaba con representaciones geométricas intuitivas, pero son múltiples sus aplicaciones dentro de la matemática y la física. Sólo que afirmar que un objeto físico o matemático es un vector, no adquiere sentido hasta definir ciertas operaciones y propiedades que lo caractericen. Los vectores pueden situarse en la línea (1 dimensión), en el plano (dos dimensiones), en el espacio, (de tres a n- dimensiones). Geométricamente, representamos un vector como el segmento de recta dirigido, que posee: a) Módulo, es la longitud, la que es representada por un valor numérico (también se la denomina norma) b) Dirección, es la de la recta a la que pertenece A B C D Se ha considerado a A como punto inicial u origen y a B como punto final o extremo y se lo expresa . Si consideramos que tiene el mismo módulo, dirección y sentido que , entonces representa el mismo vector .

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Page 1: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

ALGEBRA DE VECTORES

Desde su introducción hace cerca de 100 años el concepto de vector sólo se asociaba con representaciones geométricas intuitivas,  pero son múltiples sus aplicaciones dentro de la matemática y la  física. Sólo que afirmar que un objeto físico o matemático es un vector, no adquiere sentido hasta definir ciertas operaciones y propiedades que lo caractericen.

Los vectores pueden situarse en la línea (1 dimensión), en el plano (dos dimensiones), en el espacio, (de tres a n-dimensiones).

Un vector f i j o es un segmento or ientado que va de l punto A ( or igen )

a l punto B (extremo ) .

Elementos de un vector

Dirección de un vector

Geométricamente, representamos un vector como el segmento de recta dirigido, que posee:

a) Módulo, es la longitud, la que es representada por un valor numérico (también se la denomina norma)

b) Dirección, es la de la  recta a la que pertenece 

c) Sentido. La recta posee dos sentidos, generalmente estos se indican  mediante signos "+" para un lado y ” –“para el otro.  

Los vectores pueden situarse el plano, o sea dos dimensiones, en el

A

B

C

D Se ha considerado a A como punto inicial u origen y a B como punto final o extremo y se lo expresa . Si consideramos que tiene el mismo módulo, dirección y sentido que , entonces representa el mismo vector .

Page 2: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

La direccc íon del vector es la direcc ión de la recta que

cont iene a l vec tor o de cua lqu ie r recta parale la a e l la .

Sentido de un vector

E l sent ido del vector es e l que va desde e l or igen A a l

extremo B .

Módulo de un vector

El módulo del vector es la longitud del segmento AB ,

se representa por .

E l módulo de un vector es un número s iempre posit ivo o cero .

Módulo de un vector a part i r de sus componentes

Módulo a part i r de las coordenadas de los puntos

Page 3: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Coordenadas de un vector

S i las coordenadas de los puntos ext remos , A y B , son :

Las coordenadas del vector son las coordenadas del

extremo menos las coordenadas del or igen .

Clases de vectores

Vectores equipolentes

Page 4: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Dos vectores son equipolentes cuando t ienen igua l módulo, d irecc ión y

sent ido .

 

Vectores l ibres

Suma de vectores

Para sumar dos vectores l ib res y se escogen como

representantes dos vectores ta les que e l ex t remo f ina l de uno co inc ida

con e l ex t remo or igen de l o t ro vector .

 

Regla del parale logramo

Se toman como representantes dos vectores con e l o r igen en común, se

Page 5: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

t razan rec tas para le las a los vectores obten iéndose un para le logramo cuya

d iagona l co inc ide con la suma de los vectores .

Para sumar dos vectores se suman sus respect ivas componentes.

Resta de vectores

Para restar dos vectores l ibres y se suma con e l opuesto de

.

Las componentes del vector resta se obt ienen restando las

componentes de los vectores.

Page 6: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Producto de un número por un vector

E l p roducto de un número k por un vector es o t ro vector :

De igual d irecc ión que e l vec tor .

De l mismo sent ido que e l vec tor si k es posit ivo .

De sent ido contrar io de l vec tor si k es negat ivo .

De módulo

Las componentes del vector resultante se obt ienen

mult ip l icando por K las componentes del vector .

Dados dos vectores : y , y dos números : a y b , e l vector

se d ice que es una combinación l ineal de y .

Page 7: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Una combinación l ineal de dos o más vectores es e l vector que

se obt iene a l sumar esos vectores mult ip l icados por sendos

escalares .

Cua lqu ie r vector se puede poner como combinación l ineal de

o t ros dos que tengan dist inta d irecc ión .

Es ta combinac ión l inea l es ún ica .

Dados los vectores , ha l la r e l

vector combinación l ineal

E l vec tor , ¿se puede expresar como

combinación l ineal de los vectores ?

Page 8: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Vectores linealmente dependientes

Var ios vectores l ibres de l p lano se d ice que son l inealmente

dependientes s i hay una combinación l ineal de e l los que es igua l a l

vector cero , s in que sean cero todos los coef ic ientes de la

combinación l ineal .

Propiedades

1. S i var ios vectores son l inealmente dependientes , entonces

a l menos uno de e l los se puede expresar como combinación l ineal de

los demás .

También se cumple e l rec ip roco : s i un vector es combinación

l ineal de o t ros , entonces todos los vectores son l inealmente

dependientes .

2.Dos vectores de l p lano son l inealmente dependientes s i , y

só lo s i , son parale los .

Page 9: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

3.Dos vectores l ibres de l p lano = (u 1 , u 2 ) y = (v 1 , v 2 ) son

l inealmente dependientes s i sus componentes son proporc iona les .

Vectores linealmente independientes

Var ios vectores l ib res son l inealmente independientes s i

n inguno de e l los puede ser escr i to con una combinación l ineal de los

res tantes .

a 1 = a 2 = · · · = a n = 0

Los vectores l inealmente independientes t i enen dist inta

d irecc ión y sus componentes no son proporc ionales .

Ejemplo

Deter rminar s i son l inea lmente depend ientes o independ ientes los

vectores . :

= (3 , 1 ) y = (2 , 3 )

Linealmente independientes

Esta base fo rmada por los vectores y se denomina base canónica .

Page 10: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Dos vectores y con dist inta d irecc ión fo rman una base ,

porque cua lqu ie r vector de l p lano se puede poner como combinación

l ineal de e l los .

Las coordenadas del vector respecto a la base son :

Ejemplos

Los dos vectores que forman una base no pueden

ser parale los.

E jemplo

Qué pares de los s igu ientes vectores fo rman una base :

Page 11: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Base ortogonal

 

Los dos vectores de la base son perpendiculares entre s í .

Base ortonormal

Page 12: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Los dos vectores de la base son perpendiculares entre s í , y además

t ienen módulo 1.

Esta base formada por los vectores y se denomina base canónica .

Es la base que se utiliza habitualmente, de modo que si no se advierte nada se

supone que se está trabajando en esa base.

Ejercicios

Qué pares de los s igu ientes vectores fo rman una base :

Sean los vectores l ib res = (2 , 1 ) , = (1 , 4 ) y = (5 , 6 ) . Determinar :

1. S i fo rman una base y .

2. Expresar como combinac ión l inea l de los de la base

Page 13: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

3. Ca lcu la r las coordenadas de C respecto a la base .

Las coordenadas de respecto a la base son : (2 , 1 )

Un vector t iene de coordenadas (3 , 5 ) en la base canón ica . ¿Qué

coordenadas tendrá re fe r ido a la base = (1 , 2 ) , = (2 , 1 )?

(3 , 5 ) = a (1 , 2 ) + b (2 , 1 )

3 = a + 2b a = 3 - 2b a = 7 /3

5 = 2a + b 5 = 2 (3 - 2b) + b b = 1 /3

Las coordenadas de en la base B son (7/3, 1 /3) .

SISTEMA DE REFERENCIA

En e l p lano , un s i s tema de re fe renc ia está

const i tu ido por un punto O del p lano y una base ( , ) .

El punto O de l s i s tema de re fe renc ia se l l ama or igen .

Los vectores , no parale los forman la base.

Page 14: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

PRODUCTO ESCALAR

E l producto escalar de dos vectores es un número real que resu l ta

a l mult ip l icar e l producto de sus módulos por e l coseno del

ángulo que forman .

Ejemplo

Expres ión ana l í t i ca de l p roducto esca la r

Ejemplo

Expres ión ana l í t i ca de l módu lo de un vector

Page 15: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Ejemplo

Expres ión ana l í t i ca de l ángu lo de dos vectores

Ejemplo

Cond ic ión ana l í t i ca de la o r togona l idad de dos vectores

Ejemplo

I n te rpre tac ión geométr i ca de l p roducto esca la r

El producto de dos vectores no nulos es igual a l módulo de

uno de e l los por la proyección del otro sobre é l .

Page 16: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Ejemplo

Hal la r la p royecc ión de l vector = (2 , 1 ) sobre e l vec tor = (−3, 4 ) .

Propiedades del producto escalar

1Conmutativa

2 Asociativa

3 Distributiva

4

Page 17: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

El producto escalar de un vector no nulo por s í mismo

s iempre es posit ivo.

Proyección de un vector sobre un eje.  

En un eje examinemos un segmento dirigido no nulo AB.

Se llama magnitud del segmento dirigido AB en el eje a un número igual a

la longitud del segmento AB que se toma con el signo "+" si el sentido del segmento AB y el del eje coinciden y con el signo "-" si éstos son contrarios.

Ahora examinemos un vector arbitrario determinado por el vector fijo AB Bajando las perpendiculares de su origen y su extremo al eje dado construyamos en éste el segmento dirigido CD.

Se denomina proyección del vector sobre el eje a la magnitud del segmento dirigido CD construido por el método anteriormente mencionado.

Propiedades principales de las proyecciones.

1. La proyección de un vector sobre algún eje es igual al producto de la

longitud del vector por el coseno del ángulo formado entre el eje y el vector. 

 

 

Page 18: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

 

2. La proyección de la suma de los vectores sobre algún eje es igual a la suma de las proyecciones de los vectores sobre el mismo eje.

Por ejemplo, .

Page 19: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Producto escalar de vectores.

Sea que tenemos dos vectores no nulos a y b.

Se denomina producto escalar del vector a por el vector b a un número designado por el símbolo a. b y definido por la igualdad

        (1)

donde φ (en otra denotación ) es el ángulo entre los vectores a y b. 

Al fijar que

es la proyección del vector b sobre la dirección del vector a

podemos escribir

y análogamente,

es decir, el producto escalar de dos vectores es igual a la longitud de uno de ellos multiplicada por la proyección del otro vector sobre la dirección del primero.

Si uno de los vectores, a o b, es nulo consideremos que (a, b) = 0.

Propiedades del producto escalar.

Page 20: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

1. El producto escalar se anula si, y sólo si, al menos uno de los vectores

multiplicados es nulo o si los vectores a y b son perpendiculares .

Esto se desprende de la fórmula (1) que define el producto escalar. Puesto que la dirección del vector nulo es indefinida podemos considerarlo perpendicular a cualquier vector. Por eso se puede enunciar la propiedad mencionada del producto escalar del modo siguiente.

2. El producto escalar es conmutativo

La validez de esta afirmación se deduce de la fórmula (1) si se toma en consideración la paridad de la función cos φ.

3. El producto escalar posee la propiedad distributiva respecto a la adición:

En efecto,

4. Se puede sacar el factor numérico λ del signo del producto escalar

(3)

En efecto, sea λ>0. Entonces

puesto que los ángulos

son iguales.  

Page 21: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Análogamente se examina el caso de λ < 0.

Cuando λ = 0 la validez de la propiedad 4 es obvia.

Nota. En caso general

Producto escalar de los vectores determinados por las coordenadas.

Consideremos los vectores a y b expresados como combinación lineal de la base canónica {i, j, k} siendo los vectores i = (1,0,0); j = (0,1,0) y k =(0,0,1), de donde expresando los vectores y tenemos

y quedando definido el producto

escalar de los vectores a y b: .

Empleando la propiedad distributiva del producto escalar hallamos

Teniendo en cuenta que

obtenemos

(4)

Es decir, si los vectores a y b están dados como combinación lineal del sistema de coordenadas cartesiano de la base canónica, su producto escalar se calcula multiplicando las coordenadas correspondientes y adicionando los productos.

Ejemplo: 

Hállese el producto escalar de los vectores .

Aplicando la fórmula (4) para b = a, obtenemos el producto escalar de un vector por sí mismo, que se expresa como:

                    (5)

Page 22: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Por otro lado,

por eso, de (5),

(6).

O sea, la longitud de un vector es igual a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de sus coordenadas.

Coseno del ángulo entre vectores. Cosenos directores.

Según la definición

donde φ es el ángulo entre los vectores a y b. De esta fórmula obtenemos

(7)

(los vectores a y b son no nulos).

Sean Entonces la fórmula (7) toma la forma

siguiente

                                          (8)  

Page 23: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Ejemplo:

Hállese el ángulo entre los vectores .

Empleando la fórmula (8) hallamos

Sea b = i, es decir, b = (1, 0, 0), entonces para todo vector a ≠ 0, y

vector i tenemos

o bien

                                       (9)

donde α es el ángulo formado por el vector a y el eje Ox. 

De modo análogo obtenemos

(10)

(11)

Las fórmulas (9)-(11) definen los cosenos directores del vector a, es decir, los cosenos de los ángulos formados por el vector a con los ejes de coordenadas.

Ejemplo. 

Hállense las coordenadas del vector unitario no.

Por la condición |no |= 1. Sea no = xi + yj + zk. Entonces,

De este modo, las coordenadas del vector unitario son los cosenos de los ángulos formados por este vector con los ejes de coordenadas:

Page 24: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

De aquí obtenemos

Ejemplo. Sea un vector unitario no ortogonal al eje z:

no = xi + yj.

Entonces sus coordenadas x y y son respectivamente iguales a

Por tanto,

Ejercicio:

Calcule el producto escalar de dos vectores.

7.9.2 Producto escalar de vectores.

Sea que tenemos dos vectores no nulos a y b.

Se denomina producto escalar del vector a por el vector b a un número designado por el símbolo (a, b) y definido por la igualdad

        (1)

donde φ (en otra denotación ) es el ángulo entre los vectores a y b. 

Page 25: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Al fijar que

es la proyección del vector b sobre la dirección del vector a

podemos escribir

y análogamente,

es decir, el producto escalar de dos vectores es igual a la longitud de uno de ellos multiplicada por la proyección del otro vector sobre la dirección del primero.

Si uno de los vectores, a o b, es nulo consideremos que (a, b) = 0.

Propiedades del producto escalar.

1. El producto escalar se anula si, y sólo si, al menos uno de los vectores

multiplicados es nulo o si los vectores a y b son perpendiculares .

Esto se desprende de la fórmula (1) que define el producto escalar. Puesto que la dirección del vector nulo es indefinida podemos considerarlo perpendicular a cualquier vector. Por eso se puede enunciar la propiedad mencionada del producto escalar del modo siguiente.

2. El producto escalar es conmutativo

La validez de esta afirmación se deduce de la fórmula (1) si se toma en consideración la paridad de la función cos φ.

3. El producto escalar posee la propiedad distributiva respecto a la adición:

Page 26: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

En efecto,

4. Se puede sacar el factor numérico λ del signo del producto escalar

(3)

En efecto, sea λ>0. Entonces

puesto que los ángulos

son iguales.  

Análogamente se examina el caso de λ < 0.

Cuando λ = 0 la validez de la propiedad 4 es obvia.

Nota. En caso general

Producto escalar de los vectores determinados por las coordenadas.

Consideremos los vectores a y b expresados como combinación lineal de la base canónica {i, j, k} siendo los vectores i = (1,0,0); j = (0,1,0) y k =(0,0,1), de donde expresando los vectores y tenemos

y quedando definido el producto

escalar de los vectores a y b: .

Empleando la propiedad distributiva del producto escalar hallamos

Page 27: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Teniendo en cuenta que

obtenemos

(4)

Es decir, si los vectores a y b están dados como combinación lineal del sistema de coordenadas cartesiano de la base canónica, su producto escalar se calcula multiplicando las coordenadas correspondientes y adicionando los productos.

Ejemplo: 

Hállese el producto escalar de los vectores .

Aplicando la fórmula (4) para b = a, obtenemos el producto escalar de un vector por sí mismo, que se expresa como:

                    (5)

Por otro lado,

por eso, de (5),

(6).

O sea, la longitud de un vector es igual a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de sus coordenadas.

Coseno del ángulo entre vectores. Cosenos directores.

Según la definición

Page 28: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

donde φ es el ángulo entre los vectores a y b. De esta fórmula obtenemos

(7)

(los vectores a y b son no nulos).

Sean Entonces la fórmula (7) toma la forma

siguiente

                                          (8)  

Ejemplo:

Hállese el ángulo entre los vectores .

Empleando la fórmula (8) hallamos

Sea b = i, es decir, b = (1, 0, 0), entonces para todo vector a ≠ 0, y

vector i tenemos

o bien

Page 29: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

                                       (9)

donde α es el ángulo formado por el vector a y el eje Ox. 

De modo análogo obtenemos

(10)

(11)

Las fórmulas (9)-(11) definen los cosenos directores del vector a, es decir, los cosenos de los ángulos formados por el vector a con los ejes de coordenadas.

Ejemplo. 

Hállense las coordenadas del vector unitario no.

Por la condición |no |= 1. Sea no = xi + yj + zk. Entonces,

De este modo, las coordenadas del vector unitario son los cosenos de los ángulos formados por este vector con los ejes de coordenadas:

De aquí obtenemos

Ejemplo. Sea un vector unitario no ortogonal al eje z:

no = xi + yj.

Entonces sus coordenadas x y y son respectivamente iguales a

Por tanto,

Page 30: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Ejercicio:

Calcule el producto escalar de dos vectores.

Producto vectorial de vectores.  

Se denomina producto vectorial de un vector a por un vector b al vector designado por el símbolo [a , b ] ó a × b y tal que:

Page 31: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

1) La longitud o módulo del vector a × b es igual a, | a × b |= |a| · |b| sen φ , donde φ es el ángulo entre los vectores a y b.  

2) La dirección del vector a × b es perpendicular a los vectores a y b, o sea, perpendicular al plano de estos vectores.

3) El sentido del vector a × b es tal que desde el extremo de este vector se ve que el giro más breve de a a b pasa en sentido contrario al del movimiento de las agujas del reloj. En otras palabras, los vectores a, b y a × b forman la terna derecha de vectores, es decir, se encuentran situados de modo igual que el pulgar, el índice y el dedo medio de la mano derecha.

Si los vectores a y b son colineales, entonces consideremos que a × b = 0.

Por definición, la longitud del producto vectorial es | a × b |= |a| · |b| sen φ  y numéricamente igual al área del paralelogramo construido sobre los vectores

multiplicados a y b como sobre los lados: | a × b |=  

Propiedades del producto vectorial.

Page 32: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

1. El producto vectorial es igual al vector nulo si, y sólo si, al menos uno de los vectores multiplicados es nulo o bien si estos vectores son colineales (si los vectores a y b son colineales, el ángulo entre ellos es igual a 0 ó a π.

Es fácil deducirlo de lo que. | a × b |= |a| · |b| sen φ .Si se considera que el

vector nulo es colineal a cualquier vector, se puede expresar la condición de colinealidad de los vectores a y b como: a // b a x b = 0

2.  El producto vectorial es anticonmutativo, es decir: b x a = - a x b. Estos vectores a x b y b x a tienen igual longitud y son colineales. Los sentidos de estos vectores son contrarios, ya que desde el extremo del vector a x b se ve que el giro más breve de a a b pasa en sentido contrario a las agujas del reloj y desde el extremo del vector b x a en sentido de las agujas del reloj.  

3. El producto vectorial posee la propiedad distributiva respecto a la adición

(a + b) x c =a x c + b x c

4. El producto vectorial no es asociativo. En caso general la igualdad

(a x b) x c = a x ( b x c) no es válida.

Por ejemplo: ( i x j) x j = k x j = - i y i x ( j , j ) = i x 0 = 0

Producto vectorial de dos vectores determinados por las coordenadas.

Sea que los vectores a y b están determinados por sus coordenadas en R3

Empleando la propiedad distributiva del producto

vectorial hallamos

Page 33: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Escribimos los productos vectoriales de los vectores de coordenadas.

 

Por eso, para el producto vectorial de los vectores a y b, obtenemos:

                  

Esto puede escribirse en forma simbólica muy fácil para guardar en la memoria si se usa el determinante de tercer orden:

Descomponiendo este determinante según los elementos de la primera fila, obtenemos lo anterior.

Ejemplos:

1. Halle el área del paralelogramo construido sobre los vectores

Page 34: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

a = i - j + k,      b = 2i + j - k.

El área buscada es . Por eso hallamos

de donde

  

2. Halle el área del triángulo OAB .  

Sabemos que el área del triángulo OAB es igual a la mitad del área del paralelogramo OACB. Calculando el producto vectorial [a, b] de los vectores

, obtenemos

Producto mixto de vectores.

Supongamos los vectores a, b y c. Multipliquemos vectorialmente el vector a por el vector b. Resulta el vector a x b. Lo multipliquemos escalarmente por el vector c: (a x b)· c

El número (a x b)· c se llama producto mixto de los vectores a, b y c.

Sentido geométrico del producto mixto.

De un punto común O tracemos vectores a, b y c. Si todos los cuatro O, A, B, C se sitúan en un plano (en este caso los vectores a, b y c se llaman coplanares), el producto mixto (a x b)· c =0. Esto se deduce de lo que el vector a x b es perpendicular

Page 35: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

al plano en que se encuentran los vectores a y b y, por consiguiente perpendicular el vector c.  

Si los puntos O, A, B, C no se sitúan en un plano (los vectores a, b y c no son coplanares), construimos el paralelepípedo sobre las aristas OA, OB y OC.

 

Según la definición del producto vectorial

[a, b] = Se,

donde S es el área del paralelogramo OADB, e es un vector unitario perpendicular a los vectores a y b y tal que la terna a, b, e es derecha, o sea,

los vectores a, b y e se encuentran como el pulgar, el índice y el dedo medio, respectivamente, de la mano derecha.

Page 36: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Multiplicando escalarmente los dos miembros de la segunda igualdad a la derecha por el vector c, obtenemos que

El número prec es igual a la altura h del paralelepípedo construido y se toma con el signo "+", si el ángulo φ entre los vectores e y c es agudo (o sea, la terna a, b, c es derecha), y con el signo " -", si el ángulo φ es obtuso (es decir, la terna a, b, c es izquierda) así que

Por lo tanto, el producto mixto de los vectores a, b, c es igual al volumen V del paralelepípedo construido sobre estos vectores como sobre las aristas si la terna a, b, c es derecha, y -V, si la terna a, b, c es izquierda.

Partiendo del sentido geométrico del producto mixto, podemos concluir que multiplicando los mismos vectores a, b, c en cualquier otro orden, siempre obtendremos + V, o -V.

El signo dependerá tan solo de, si los vectores forman la terna derecha o la izquierda.

Notemos que si los vectores a, b, c forman la terna derecha, las ternas b, c, a y c, a, b también serán derechas. Al mismo tiempo, las tres ternas b, a, c; a, c, b y c, b, a son izquierdas.

Pues

Subrayamos otra vez el resultado importante que se desprende de los razonamientos aducidos: el producto mixto de vectores es igual a cero si, y sólo si, los vectores multiplicados a, b, c son coplanares.

Producto mixto en coordenadas.

Sea que vectores a, b, c están dados por sus coordenadas en una base

Hallemos la expresión para el producto mixto (a, b, c ) = ([a, b], c).

Tenemos

Page 37: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

de donde

Pues,

 

o sea, el producto mixto de los vectores dados por sus coordenadas en

una base es igual al determinante de tercer orden cuyas filas se

componen de las coordenadas del primer, segundo y el tercer, respectivamente, vector que se multiplican.

En este caso, la condición suficiente y necesaria del carácter coplanar de los

vectores se escribe en la forma

Ejemplo:

Verificar, si son coplanares los vectores .

Los vectores que se examinan son coplanares si es igual a cero el determinante

y no son coplanares, si este no es igual a cero.

Descomponiéndolo según los elementos de la primera fila, obtenemos los vectores a, b, c son coplanares.

Producto vectorial doble.

Page 38: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

El producto vectorial doble [a, [[b, c]] es el vector perpendicular a los vectores a y [b, c]. Por eso se encuentra en el plano de los vectores b y c y puede ser descompuesto según los vectores b y c. Se puede mostrar que es válida la fórmula

ECUACIÓN DE LA RECTA EN EL ESPACIO

Ecuación de la recta en R3 en forma vectorial.

Sea P( x,y,z) un punto genérico de la recta y P0( x0,y0,z0) un punto de la recta. Tracemos una recta cualquiera que tiene la dirección de un vector (a,b.c)

La ecuación (1) en componentes, es: (x,y,z)=(xo, yo, zo)+ (a, b, c)

x = xo+ a ecuaciones paramétricas de la

(2) y= yo + b recta en R3

z = zo + c

P0

P

A

Para encontrar la ecuación de la recta, ubicamos los vectores: = ; y observamos que

Page 39: ALGEBRA: APUNTE DE VECTORES

Si eliminamos el parámetro de la ecuación (2) obtenemos.