Линейно-зависимая и линейно-независимая система векторов. Базис. Разложение вектора по базису. Линейные операции над векторами Геометрические задачи 1. Задайте произвольно векторы на плоскости и постройте: а) ; б) ; в) ; г) ; д) ; е) . 2. Сторона треугольника разделена точками и на три равные части. Обозначив и , выразите через и векторы и . 3. В параллелограмме имеем и . Выразите через и следующие векторы: где — точка пересечения диагоналей параллелограмма. 4. На стороне треугольника взята точка так, что прямая -биссектриса угла при вершине . Выразите через и следующие векторы:  5. В параллелограмме вершина соединена с серединой стороны . Найдите, в каком отношении отрезок делит диагональ . 6. В правильном пятиугольнике заданы векторы, совпадающие с его сторонами , , , , . Построить векторы 1) ; 2) ; 3) . 7. В параллелепипеде заданы векторы, совпадающие с его ребрами , и . Построить следующие векторы: 1) ; 2) ; 3) . 8. Доказать, что если медианы треугольника ABCпересекаются в точке М, то: а) ; б)  9. Пусть биссектриса угла А треугольника ABC пересекает противоположную сторону в точке L.Выразить вектор, однонаправленный с вектором , через векторы и . Аналитические задачи 1. Векторы и , имеющие равные длины, отложены от общего начала. Докажите, что вектор , если отложить его от того же начала, будет направлен по биссектрисе угла между и . 2. Точка является центром масс треугольника . Доказать, что  3. Векторы и отложены от общего начала. Докажите, что вектор если отложить его от того же начала, будет направлен по биссектрисе угла между и . 4. Докажите, что для любых векторов и справедливо неравенство . В каком случае левая часть равна правой? 5. Какому условию должны удовлетворять векторы и чтобы: 6. а) ; б) ; в) ? 7. На плоскости даны треугольник и точка . Построена точка такая, что Докажите, что сумма векторов равна нулю. Как обобщить эту задачу на случай - угольника? 8. Докажите, что не может быть двух разных точек и таких, что и  9. Докажите, что отрезки, соединяющий середины противоположных ребер тетраэдра, пересекаются, причем точка пересечения делит каждый из этих Докажите, что отрезок, соединяющий середины диагоналей трапеции, параллелен основанию. 10. Доказать, что — параллелограмм, если , , . Алгебраические задачи: 1. При каких значениях и коллинеарны векторы: а) , ; б) , . 2. На плоскости даны четыре точки Проверьте, что четырехугольник -параллелограмм. 3. Даны три точки: . Найдите четвертую точку так, чтобы четырехугольник был параллелограммом. 4. Покажите, что четыре точки являются вершинами трапеции. 5. Даны , и . Вычислить . 6. Векторы и взаимно перпендикулярны, причем и . Определить и . 7. Векторы и образуют угол , причем и . Определить и . 8. Три силы , и , приложенные к одной точке, имеют взаимно перпендикулярные направления. Определить величину их равнодействующей , если известно, что , и . 9. Два вектора и приложены к одной точке. Определить координаты вектора , направленного по биссектрисе угла между векторами и , при условии, что . 10. Может ли некоторый ненулевой вектор образовывать с векторами , и углы, равные соответственно: а) 120°, 135°, 45°; б) 120°, 135°, 60°. 11. Найти значения параметра при которых вектор имеет длину, равную 5, и образует с вектором тупой угол. 12. Найти значения параметра при которых вектор a) образует с вектором угол 90°; б) коллинеарен вектору ; в) является противоположно направленным вектору . Линейно-зависимая и линейно-независимая система векторов. Базис. Разложение вектора по базису. Геометрические задачи 1. Дана пирамида с вершинами , , , . Точки и - середины ребер и соответственно. Найти координаты вектора в базисе , , . [1, с. 19] 2. В правильном шестиугольнике имеем и . Разложите по базису , векторы , , . [1, с. 27] 3. Три силы , , , приложенные к одной точке, имеют взаимно перпендикулярные направления. Определить величину равнодействующей , если известны величины сил , , . [2, с. 81] 4. Разложить вектор скорости ветра (10 ), направленного с северо-запада под углом к северу, на компоненты, имеющие направления на север и запад. [2, с. 81] 5. В ромбе даны диагонали и . Разложить по этим двум векторам все векторы, совпадающими со сторонами ромба: , , , . [2, с. 82] 6. В тетраэдре даны ребра, выходящие из вершины : , , . Выразить через эти векторы остальные ребра тетраэдра, медиану , грани и вектор , где – центр тяжести грани . [2, с. 82] 7. Выяснить могут ли векторы , , образовывать базис в пространстве ? 8. Пусть биссектриса угла треугольника пересекает противоположную сторону в точке . Найти координаты вектора в базисе , . 9. Доказать, что равновесие точки невозможно под действием двух неколлинеарных сил. [4, с. 43] 10. Доказать, что равновесие точки невозможно под действием трех некомпланарных сил. [4, с. 43] 11. Докажите, что любые четыре геометрических вектора линейно зависимы. [5, с. 36] 12. В правильном шестиугольнике точка - центр описанной окружности. Могут ли вектора , образовывать базис в ? Ответ обосновать. 13. Проверить линейную зависимость диагоналей граней куба , , . 14. Точки и принадлежат соответственно прямым и , которые пересекаются в некоторой точке . Выразить через и векторы, направленные по биссектрисам углов между прямыми. [1, с. 76] 15. При выполнении какого условия равнодействующая двух сил, приложенных к одной точке, будет направлена по биссектрисе угла между ними? Ответ обосновать. [1, с. 76] 16. Дан четырехугольник . Точки и - середины сторон и . Выразить вектор через векторы , , . [1, с. 10] 17. дан параллелограмм . Точки и - середины сторон и соответственно. Найти координаты вектора , если за базисные векторы приняты и . [1, с. 15] 18. Проверить линейную зависимость диагоналей граней куба , , . 19. В правильном шестиугольнике имеем и . Разложить по базису векторы  Алгебраические задачи 1. Проверить, что векторы и на плоскости не коллинеарны, и разложить вектор по базису , . [1, с. 20] 2. Пусть векторы и образуют базис в . Могут ли векторы , образовывать базис в том же ? [4, с. 38] 3. Пусть векторы и образуют базис в . Система векторов , линейно независима в том же . Найти разложение в базисе , векторов и [4, с. 38] 4. Доказать, что система векторов , и линейно зависима. [4, с. 42] 5. Даны векторы , и . Выразить вектор через векторы и . [4, с. 42] 6. Выяснить образуют ли базис в векторы: а) , ; б) ; . [4, с. 43] 7. Найти все значения параметра , при котором векторы , , образуют базис в . [4, с. 43] 8. Доказать, что векторы , и линейно зависимы. Выразить: а) вектор через векторы и ; б) вектор через векторы и ; в) вектор через векторы и . 9. Доказать, что векторы , и линейно зависимы. Можно ли выразить вектор через векторы и ? 10. Выяснить, образуют ли базис в векторы: a) , ; б) , . 11. Найти все значения параметра при которых векторы , , образуют базис в . 12. На плоскости даны три вектора , и . Определить разложение каждого из трех векторов, принимая в качестве базиса два других. Аналитические задачи 1. Показать, что если сумма трех ненулевых векторов , и равна нуль-вектору, то из этих векторов можно составить треугольник. [2, с. 80] 2. Показать, что система двух векторов линейно зависима тогда и только тогда, когда вектора коллинеарны. [3, с. 75] 3. Доказать, что система трёх матриц , , линейно независима. [5, с. 35] 4. Известно, что векторы , , …, образуют базис. Является ли базисом система векторов , ,…, , где - числа, не равные нулю? Ответ обоснуйте. 5. Показать, что система любых четырёх векторов в пространстве линейно зависима. [4, с. 31] 6. Показать, что система трёх векторов линейно независима тогда и только тогда, когда векторы отличны от нуля и не существует параллельной им плоскости. [3, с. 75] 7. Показать, что система любых трёх компланарных векторов, лежащих в одной плоскости, всегда линейно зависима. [3, с. 75] 8. Показать, что если система векторов и в плоскости линейно независима, то любой вектор в этой плоскости линейно выражается через и : . Числа и определяются однозначно. [3, с. 76] 9. Показать, что если система трёх векторов , и линейно независима, то любой вектор через данные вектора однозначно выражается в виде: . [3, с. 76] 10. Показать, что система трёх векторов , , линейно независима тогда и только тогда, когда для указанных векторов выполняется условие . [3, с. 78] 11. Доказать, что система трёх векторов линейно зависима, если среди этих векторов есть нуль-вектор. [4, с. 42] 12. Доказать, что если - трапеция, то система векторов , , линейно зависима. [4, с. 42] 13. Зная векторы и , на которых построен параллелограмм, выразить через них вектор, совпадающий с высотой параллелограмма, перпендикулярной стороне . [2, с. 98] 14. Доказать, что равновесие точки невозможно под действием: а) двух неколлинеарных сил; б) трех некомпланарных сил. Скалярное произведение Геометрические задачи 1. В треугольнике угол при вершине равен , а длина стороны в три раза больше расстояния между вершинами и . Найти острый угол между стороной и медианой треугольника. [1, с. 52] 2. В треугольнике угол при вершине равен , , . Найти угол между медианой и биссектрисой, которые проведены из вершины . [1, с. 76] 3. - правильный шестиугольник со стороной 2. Найти скалярное произведение векторов и . [2, с. 94] 4. Диагональ параллелепипеда соединяет вершины и , не принадлежащие одной грани. Ребра параллелепипеда, выходящие из вершины , имеют длины , , , а углы между ребрами имеет следующие значения: (между и ), (между и ), (между и ). Найти длину диагонали. [4, с. 39] 5. Чему равен косинус угла между диагональю куба и его ребром? [4, с. 45] 6. Вычислить тупой угол, образованный медианами, проведенными из вершин равнобедренного треугольника. Алгебраические задачи 1. Найти длину вектора при условии, что , , а угол между векторами и равен . [1, с. 52] 2. Найти угол между векторами и , если известно, что , и угол между векторами и равен . [1, с. 76] 3. Найти значения параметра , при которых векторы и имеют одинаковую длину. [1, с. 76] 4. Найти значения параметра , при которых векторы и , заданные своими координатами в ортонормированном базисе, ортогональны. [1, с. 55] 5. Найти работу силы при перемещении материальной точки на вектор . [1, с. 76] 6. Вычислить длины диагоналей параллелограмма, построенного на векторах и , где и - единичные вектора, величина угла между которыми . [2, с. 95] 7. Даны векторы и . Вычислить скалярное произведение векторов и . [2, с. 96] 8. Даны вершины треугольника , и . Определить величину его внутреннего угла при вершине . [2, с. 96] 9. Вычислить работу, которую производит сила , когда её точка приложения, двигаясь прямолинейно, перемещается из положения в положение . [2, с. 98] 10. Найти вектор , коллинеарный вектору и удовлетворяющий условию . [2, с. 98] 11. Найдите угол между биссектрисами координатных углов и . [4, с. 45] 12. Дано, что , . Определить, при каком значении векторы , будут взаимно перпендикулярны. 13. Вычислив внутренние углы треугольника с вершинами , , , убедиться, что этот треугольник равнобедренный. Аналитические задачи 1. Проверить справедливость равенства .[2, с. 97] 2. Проверить справедливость равенства . [2, с. 97] 3. Доказать, что уравнение определяет сферу с центром и радиусом . [2, с. 98] 4. Доказать, что . [2, с. 98] 5. Даны единичные векторы , и , удовлетворяющие условию . Вычислить . [2, с. 98] 6. Какой угол составляют между собой векторы и , если известно, что вектор ортогонален вектору , а вектор ортогонален вектору ? [2, с. 98] 7. Вычислить тупой угол, образованный медианами, проведенными из вершин равнобедренного прямоугольного треугольника. [2, с. 98] 8. Докажите, что треугольник с вершинами , , - прямоугольный. [4, с. 45] 9. Докажите, что треугольник с вершинами , , - тупоугольный. [4, с. 45] 10. Докажите, что вектор перпендикулярен вектору . [4, с. 45] 11. Какому условию должны удовлетворять векторы и , чтобы вектор был перпендикулярен к вектору ? Векторное произведение Алгебраические задачи 1. Найти площадь треугольника, построенного на векторах и . [1, с. 76] 2. Сила приложена к точке . Определить момент этой силы относительно точки .[2, с. 106] 3. Вычислить площадь параллелограмма, построенного на векторах и , где и - единичные векторы, величина угла между которыми . [2, с. 107] 4. Найти единичный вектор , перпендикулярный каждому из векторов и . [2, с. 107] 5. Найти единичный вектор , одновременно перпендикулярный вектору и оси абцисс. [2, с. 107] 6. Векторы и образуют угол . Зная, что , , вычислить . 7. Векторы и взаимо перпендикулярны. Зная, что , , вычислить . 8. Даны векторы и . Найти координаты векторных произведений: 1) ; 2) . Аналитические задачи 1. Найти все векторы, ортогональные векторам и . [1, с. 65] 2. Найти угол между ненулевыми векторами и , если они удовлетворяют соотношению . [1, с. 76] 3. Векторы , , некомпланарны, а векторы и коллиниарны. Найти угол между векторами и . [1, с. 76] 4. Доказать компланарность векторов , , . 5. Показать, что если векторы и перпендикулярны вектору , то . [3, с. 80] 6. Доказать тождество . 7. Векторы , , удовлетворяют условию . Доказать, что . 8. Векторы , , и связаны соотношениями , . Доказать, коллинеарность векторов и . Смешанное произведение Алгебраические задачи 1. Найти объём треугольной пирамиды, построенной на векторах , и как на смежных рёбрах. [1, с. 70] 2. При каких значениях векторы , , компланарны. [1, с. 76] 3. Вычислить объем тетраэдра, вершины которого находятся в точках , , и . [2, с. 110] 4. Вектор перпендикулярен векторам и , величина угла между которыми равна 30°. Зная, что , , вычислить . [2, с. 111] 5. Вычислить высоту параллелепипеда, построенного на векторах , , . За основание взят параллелограмм, построенный на векторах и . [2, с. 111] 6. Объем тетраэдра равен , три его вершины находятся в точках , , . Найти координаты четвертой вершины. Аналитические задачи 1. Доказать компланарность векторов , , . 2. Определить какой является тройка ортов , , прямоугольной декартовой системы координат . [2, с. 110] 3. Вычислить произведение . [2, с. 110] 4. Вычислить произведение , если . [2, с. 111] 5. Вывести условие принадлежности четырех точек  |