☰ خطة العام · الرياضيات البحتة (بالعربية)

مضاعفات المتجه ومتجهات الوحدة و⁦i, j, k⁩ والمتجه ⁦AB⁩ وجيوب تمام الاتجاه

الأسبوع 9 · Multiplying a vector by a number, equal vectors, unit vectors, the vectors i, j, k, the vector AB, direction angles and direction cosines · 3 دروس
1

ضرب متجه في عدد حقيقي، وتساوي المتجهين، ومتجه الوحدة

Pure Mathematics Sec 3 Term 1, Unit 3, Lesson 2
Goalأضرب متجهًا في عدد، وأستعمل تساوي المتجهين لإيجاد مجاهيل، وأوجد متجه الوحدة في اتجاه معلوم.
New words
مضاعف المتجه · ⁦kA = (kAₓ, kAᵧ, kA_z)⁩: تُضرب كل مركبة في العدد ⁦k⁩تساوي متجهين · يتساوى متجهان عندما تتساوى مركباتهما الثلاث واحدة واحدةمتجه الوحدة · متجه معياره ⁦١‎⁩؛ ومتجه الوحدة في اتجاه ⁦A⁩ هو ⁦A/‖A‖⁩
Explanation

ضرب متجه في عدد حقيقي ⁦k⁩ (كمية قياسية) يضرب كل مركبة فيه: ⁦k(Aₓ, Aᵧ, Az) = (kAₓ, kAᵧ, kA_z)⁩. والناتج ⁦kA⁩ يوازي ⁦A⁩، ومعياره ⁦‖kA‖ = |k|·‖A‖⁩. إذا كان ⁦k⁩ موجبًا فاتجاهه كاتجاه ⁦A⁩، وإذا كان سالبًا فاتجاهه عكس اتجاهه، وإذا كان ⁦k = ٠‎⁩ فالناتج المتجه الصفري. ويبين الجدول المتجه ⁦A = (٢‎, −١‎, ٢‎)⁩ ومعياره ٣. وتصح القواعد: ⁦k(A + B) = kA + kB⁩ و⁦(k + m)A = kA + mA⁩ و⁦k(mA) = (km)A⁩. والطرح جمع المعكوس: ⁦A − B = A + (−١‎)B⁩. ويتساوى متجهان عندما تتساوى المركبات الثلاث، فالمعادلة المتجهية الواحدة هي في الحقيقة ثلاث معادلات عددية، وبها نوجد الأحرف المجهولة. ومتجه الوحدة معياره ⁦١‎⁩. وقسمة المتجه على معياره تختصره إلى طول ⁦١‎⁩ دون أن تغير اتجاهه، فيكون ⁦A/‖A‖⁩ متجه الوحدة في اتجاه ⁦A⁩. وعندئذ يكون المتجه الذي معياره ⁦m⁩ في هذا الاتجاه هو ⁦m·A/‖A‖⁩.

kkA حيث A = (٢, −١, ٢)‖kA‖بالنسبة إلى A
٢(٤, −٢, ٤)٦الاتجاه نفسه وضعف الطول
−١(−٢, ١, −٢)٣اتجاه معاكس والطول نفسه
١/٣(٢/٣, −١/٣, ٢/٣)١الاتجاه نفسه وطوله ١: متجه وحدة
−١/٢(−١, ١/٢, −١)٣/٢اتجاه معاكس ونصف الطول
Worked examples
إذا كان ⁦A = (١‎, ٤‎, −٢‎)⁩ و⁦B = (−٢‎, ٠‎, ٣‎)⁩ فإن ⁦٢‎A − ٣‎B = (٢‎, ٨‎, −٤‎) − (−٦‎, ٠‎, ٩‎) = (٨‎, ٨‎, −١٣‎)⁩. ولحل ⁦٢‎C + A = ٣‎B⁩ في ⁦C⁩: ⁦٢‎C = ٣‎B − A = (−٦‎ − ١‎, ٠‎ − ٤‎, ٩‎ + ٢‎) = (−٧‎, −٤‎, ١١‎)⁩ فيكون ⁦C = (−٧‎/٢‎, −٢‎, ١١‎/٢‎)⁩.
أوجد ⁦m, n, k⁩ إذا كان ⁦(٢‎m − ١‎, n² + ٣‎, ٧‎) = (٩‎, ١٢‎, k − ٢‎)⁩. بمساواة المركبات: ⁦٢‎m − ١‎ = ٩‎⁩ فيكون ⁦m = ٥‎⁩؛ و⁦n² + ٣‎ = ١٢‎⁩ فيكون ⁦n² = ٩‎⁩ أي ⁦n = ٣‎⁩ أو ⁦n = −٣‎⁩؛ و⁦٧‎ = k − ٢‎⁩ فيكون ⁦k = ٩‎⁩.
متجهات الوحدة. للمتجه ⁦A = (٢‎, ٣‎, ٦‎)⁩ المعيار ⁦√(٤‎ + ٩‎ + ٣٦‎) = ٧‎⁩ فمتجه الوحدة ⁦(٢‎/٧‎, ٣‎/٧‎, ٦‎/٧‎)⁩. وللمتجه ⁦C = (١‎, −١‎, ١‎)⁩ المعيار ⁦√٣‎⁩ فمتجه الوحدة ⁦(١‎/√٣‎)(١‎, −١‎, ١‎)⁩. والمتجه الذي معياره ⁦١٠‎⁩ في اتجاه ⁦A⁩ هو ⁦١٠‎·(٢‎/٧‎, ٣‎/٧‎, ٦‎/٧‎) = (٢٠‎/٧‎, ٣٠‎/٧‎, ٦٠‎/٧‎)⁩.
Class activity

مدّ واقلب. خذ ⁦A = (١‎, ٢‎, ٢‎)⁩ (معياره ٣). اكتب ⁦kA⁩ عندما ⁦k = ٢‎⁩ و⁦−١‎⁩ و⁦١‎/٣‎⁩ و⁦−٣‎⁩، وقل في كل حالة هل بقي الاتجاه وكم أصبح المعيار.

Practice
1
إذا كان ⁦A = (٣‎, −٦‎, ٩‎)⁩ فأوجد ⁦(١‎/٣‎)A⁩ و⁦−٢‎A⁩.
2
أوجد ⁦x, y, z⁩ إذا كان ⁦(x + ٢‎, ٣‎, y²) = (٦‎, z − ١‎, ١٦‎)⁩.
3
أوجد متجه الوحدة في اتجاه ⁦(١‎, ٤‎, ٨‎)⁩.
4
أوجد متجهًا معياره ١٥ في اتجاه ⁦(−١‎, ٢‎, ٢‎)⁩.
5
أثبت أن ⁦(−٢‎, ٤‎, −٦‎)⁩ يوازي ⁦(١‎, −٢‎, ٣‎)⁩. وفي أي اتجاهين يشيران؟ ولأي قيمة من ⁦k⁩ يوازي ⁦(٢‎, k, ٦‎)⁩ المتجه ⁦(١‎, ٣‎, ٣‎)⁩؟