TEMA 7 – VECTORES 7.1 – LOS VECTORES Y SUS OPERACIONES

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  TEMA 7 – VECTORES – MATEMÁTICAS I – 1º Bach. 1 TEMA 7 – VECTORES 7.1 – LOS VECTORES Y SUS OPERACIONES DEFINICIÓN Un vector  es un segmento orientado. Un vector  AB  queda determinado por dos puntos, srcen  A y extremo  B. Elementos de un vector :    Módulo  de un vector es la distancia entre A y B y se designa por el vector entre  barras : |  AB |    Dirección  del vector es la dirección de la recta en la que se encuentra el vector y la de todas sus paralelas.    Sentido  si va de A a B o de B a A. Igualdad de vectores: Dos vectores son iguales si tienen el mismo módulo, dirección y sentido. Todos ellos se llaman representantes de un único vector. Llamaremos representante canónico a aquel vector que tiene por srcen el punto O. Notación:  Los vectores se representan por letras:  u ,  v ,  w , .... o bien mediante uno de sus representantes, designando su srcen y su extremo con una flecha encima  AB   PRODUCTO DE UN VECTOR POR UN NÚMERO El producto de un número k por un vector  v  es otro vector  kv  que tiene:    Módulo: igual al producto del módulo de  v  por el valor absoluto de k : |  kv | = |k|.|  v |    Dirección: la misma que la de  v      Sentido: -   El de  v  si k > 0 -   El del opuesto de  v  si k < 0 El producto 0.  v  es igual al vector cero :  0 . Es un vector cuyo srcen y extremo coinciden y, por tanto, su módulo es cero y carece de dirección y de sentido. El vector –1.  v  se designa por   v  y se llama opuesto de  v    TEMA 7 – VECTORES – MATEMÁTICAS I – 1º Bach. 2 SUMA DE DOS VECTORES Dados dos vectores  u  y  v  para sumarlos gráficamente hay dos posibilidades:    Se sitúa el origen del segundo vector sobre el extremo del primero y el vector suma es el vector que une el srcen del primero con el extremo del segundo.    Se sitúan los dos vectores con srcen común. Se forma el paralelogramo que tiene  por lados los dos vectores y la diagonal que parte del srcen de los dos vectores es el vector suma. RESTA DE DOS VECTORES Restar dos vectores es lo mismo que sumar al primer vector el opuesto del segundo.  u  –  v  =  u  + (-  v ) COMBINACIÓN LINEAL DE VECTORES Dados dos vectores,  u  y  v , y dos números a y b, el vector a  u  + b  v  se dice que es una combinación lineal  de  u  y  v .  Notas: -   Cualquier vector se puede poner como combinación lineal de otros dos. -   Esta combinación lineal es única.  TEMA 7 – VECTORES – MATEMÁTICAS I – 1º Bach. 3 7.2 – COORDENADAS DE UN VECTOR. BASE Dos vectores  u  y  v  con distintas dirección y no nulos forman una base , pues cualquier vector del plano se puede poner como combinación lineal de ellos. Si los dos vectores de la base son perpendiculares entre si, se dice que forman una base ortogonal ,   y si además tienen módulo 1, se dice que forman una base ortonormal . Coordenadas de un vector respecto de una base: Cualquier vector  w  se puede poner como combinación lineal de los elementos de una base B(  x ,  y ) de forma única:  w  = a  x  + b  y  A los números (a,b) se les llama coordenadas de  w  respecto de B. Y se expresa así:  w  = (a,b) ó  w  (a,b) OPERACIONES CON COORDENADAS SUMA DE DOS VECTORES Las coordenadas del vector  u  +  v  se obtienen sumando las coordenadas de   con las de v:  u  +  v  = (u 1 ,u 2 ) + (v 1 ,v 2 ) = (u 1  + u 2 ,v 1  + v 2 ) RESTA DE DOS VECTORES Las coordenadas del vector   u -  v  se obtienen restando las coordenadas de   con las de  v :  u  -  v  = (u 1 ,u 2 ) - (v 1 ,v 2 ) = (u 1  - u 2 ,v 1  - v 2 ) PRODUCTO DE UN VECTOR POR UN NÚMERO Las coordenadas del vector k   u  se obtienen multiplicando por k las coordenadas de  u  k   u  = k.(u 1 ,u 2 ) = (ku 1 ,ku 2 ) COMBINACIÓN LINEAL DE VECTORES a  u  + b  v  = a(u 1 ,u 2 ) + b(v 1 ,v 2 ) = (au 1 + bv 1 ,au 2  + bv 2 )  TEMA 7 – VECTORES – MATEMÁTICAS I – 1º Bach. 4 7.3 – PRODUCTO ESCALAR DE VECTORES DEFINICIÓN El producto es calar de dos vectores  u  y  v  es un número que resulta de multiplicar el módulo de cada uno de los vectores por el coseno del ángulo que forman y se designa  por  u .    v  :  u .    v  = |  u |.|  v |.cos(  u ,    v ) PROPIEDADES    El producto escalar del vector o por otro vector cualquiera es el número 0   Si  u  =  0  o  v =  0       u .  v  = 0    Si dos vectores son perpendiculares, entonces su producto escalar es cero: Si  u       v      u .  v  = 0    Si el producto escalar de dos vectores no nulos es cero, entonces son  perpendiculares:  u .  v  = 0, con  u       0 ,  v       0       u      v      El producto escalar de dos vectores es igual al producto de uno de ellos por la  proyección del otro sobre él, con signo + o – según si forman ángulo agudo o obtuso. Por tanto, llamaremos proyección ortogonal de  u  sobre  v  :  u ´=  vv.u      Propiedad conmutativa:  u .  v  =  v .  u      Propiedad asociativa: a.(  u .  v ) = (a  u ).  v      Propiedad distributiva:  u .(  v  +  w ) =  u .  v  +  u .  w      Si B(  x ,  y ) es una base ortogonal:  x .  y  =  y .  x  = 0      Si B(  x .  y ) es una base ortonormal :  x .  y  =  y .  x  = 0,  x .  x  = 1,  y .  y  = 1  EXPRESIÓN ANALÍTICA (en una base ortonormal) Si las coordenadas de los vectores u y v respecto a una base ortonormal son  u  (u 1 ,u 2 ) y  v  (v 1 ,v 2 ), entonces el producto escalar u.v adopta la siguiente expresión:  u .  v = u 1 .v 1  + u 2 .v 2    Dem :  u .  v  = (u 1  x  + u 2  y ).(v 1  x  + v 2  y ) = u 1 .v 1 .    x .  x  + u 1 .v 2 .    x .  y  + u 2 .v 1 .    y .    x  + u 2 .v 2 .    y .  y  = u 1 .v 1  + u 2 .v 2   MÓDULO DE UN VECTOR (en una base ortonormal) Expresión vectorial :  v .  v  = |  v |.|  v |.cos(  v ,  v ) = |  v | 2 .cos0 = |  v | 2     |  v | =  v.v  Expresión cartesiana : |  v | = 2221 vv      TEMA 7 – VECTORES – MATEMÁTICAS I – 1º Bach. 5 ÁNGULO DE DOS VECTORES (en una base ortonormal) Expresión vectorial :  u .  v  = |  u |.|  v |.cos(  u ,  v )   cos (  u ,  v ) = |v|.|u| v.u   Expresión analítica : cos (  u ,  v ) = 222122212211 vv.uu v.uv.u    VECTOR ORTOGONAL A OTRO Un vector ortogonal a (a,b) es (-b,a) ó (b,-a) “Si cambian de orden y una de signo”. VECTOR UNITARIO Para convertir un vector en unitario, se divide cada una de las coordenadas por el módulo del vector:  u (a,b)   Vector unitario      2222  ba b, baa   7.4 – ALGUNAS APLICACIONES DE LOS VECTORES COORDENADAS DEL VECTOR QUE UNE DOS PUNTOS Las coordenadas del vector  AB  se obtienen restándole a las coordenadas del extremo B las del srcen A :  AB  = (x 2 ,y 2 ) – (x 1 ,y 1 ) = (x 2 -x 1 ,y 2 -y 1 ) CONDICIÓN PARA QUE TRES PUNTOS ESTÉN ALINEADOS Los puntos A(x 1 ,y 1 ), B(x 2 ,y 2 ), C(x 3 ,y 3 ) están alineados siempre que los vectores AB y BC tengan la misma dirección. Esto ocurre cuando sus coordenadas son proporcionales: 23122312 yyyyxxxx    PUNTO MEDIO DE UN SEGMENTO Las coordenadas del punto medio, M, de un segmento de extremos A(x 1 ,y 1 ), B(x 2 ,y 2 ) son: M       2yy,2xx 2121   SIMÉTRICO DE UN PUNTO RESPECTO DE OTRO Para calcular el simétrico A’ del punto A respecto del punto B, solo hay que tener en cuenta que el punto B es el punto medio entre A y A’.
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