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Adição de Vetores + : V 3 x V 3 → V3 Propriedades: A1) Comutatividade + = + A2) Associatividade + ( + ) = ( + ) + A3) Vetor Nulo + = A4) Vetor Oposto + ( ) = Multiplicação de vetor por escalar : ℝ x V3 → V3 Definição: 1) Se λ = 0 ou = , então λ := 2) Se λ ≠ 0 ou ≠ , então λ é o vetor assim definido: a) || λ || = | λ | . || || ; b) λ // ; c) se λ > 0 → λ e têm o mesmo sentido; se λ < 0 → λ e têm sentidos contrários; Propriedades: M1) 1. = ; M2) ( λ . γ ) . = λ . ( γ . ) ; M3) ( λ ± γ ) . = λ . ± γ . ; M4) λ . ( + ) = λ . + λ . ; Vetores paralelos Sejam e vetores não nulos. Então || se, e somente se, Ǝ λ ℝ tal que = λ . (lê-se é múltiplo escalar de ). Dependência e independência linear 1) { } é L.D. ↔ = ↔ = 0 tem solução não trivial; { } é L.I. ↔ ≠ ↔ = 0 tem solução trivial; 2) { , } é L.D. ↔ || ↔ um é combinação linear do outro ↔ + = 0 tem solução não trivial ↔ as coordenadas de 1 e 2, com relação à mesma base, são proporcionais; { , } é L.I. ↔ ╫ ↔ + = 0 tem apenas a solução trivial ↔ as coordenadas de e , com relação à mesma base, não são proporcionais; 3) { , , } é L.D. ↔ , , forem coplanares ↔ um é combinação linear dos demais ↔ + + = 0 tem solução não trivial. { , , } é L.I. ↔ , , não forem coplanares ↔ + + = 0 tem apenas a solução trivial. 4) { , ... , } é L.D. , n > 3. Interpretação Geométrica: 1) Se { } é L.D. , então gera apenas o vetor nulo; Se { } é L.I., então gera retas. 2) Se { , } é L.D. , então e geram retas; Se { , } é L.I. , então e geram planos. 3) Se { , , } é L.D. , então , e geram, no máximo, planos; Se { , , } é L.I. , então , e geram o espaço. Bases de V 3 Definição: Chamamos de Base de V 3 a todo conjunto L.I. de três vetores de V 3 . Notação: B = { , , }. Definição: Chamamos de base ordenada de V 3 a toda terna ordenada ( , , ) de vetores de V 3 tal que { , , } seja uma base. { , , } = Definição: Seja B = ( , , ) uma base ordenada de V3. Se V3, então existem únicos escalares x, y, z tais que: = x + y + z Nessas condições chamamos de “coordenadas de , com relação à base ordenada B ” à terna ordenada (x, y, z). Notação: = (x, y, z)B Proposição: Sejam B = ( , , ) uma base ordenada de V3, = ( , , ) B , = ( , , ) B , = ( , , ) B vetores de V 3 . Então: 1) Observe que: = 0 + 0 + 0 . Logo = (0, 0, 0) B. 2) = ( + + ) + ( + + ) = ( + , + , + ) B . 3) λ = (λ , λ , λ ) B 4) || ↔ suas coordenadas são proporcionais. ╫ ↔ suas coordenadas não são proporcionais. 5) { , , } é L.D. ↔ = = 0 { , , } é L.I. ↔ = 0 Ortogonalidade Sejam , V3, uma reta r e um plano . 1) Se , diremos que: a) é ortogonal a r se, e somente se, tem representante perpendicular a r Notação: ┴ r b) é ortogonal a se, e somente se, tem representante perpendicular a . Notação: ┴ Convenção: é ortogonal a qualquer reta e a qualquer plano. 2) Diremos que e são ortogonais se, e somente se: a) Um dos vetores é o vetor nulo; b) Se nenhum for o vetor nulo e tiverem representantes perpendiculares. Definição: Seja B = { , , } uma base de V3. Diremos que B é uma ortonormal se, e somente se: 1) Os vetores de B são dois-a-dois ortogonais ┴ , ┴ , ┴ . 2) || || = || || = || || = 1 Proposição: Seja B = ( , , ) uma base ordenada e ortonormal. Se = (x, y, z) B é um vetor de V 3 , então: || || = Sejam : ┴ ↔ || ||² = || ||² + || ||². Produto Escalar (Produto Interno) . : V 3 x V 3 → ℝ Definição: Sejam e vetores de V3. Chamamos de produto escalar (ou interno) de por ao número real denotado por . e assim definido: . = Proposição: Se B for uma base ortonormal e , ϵ V3, então: = ( , , ) B e = ( , , ) B → . = + + Proposição: A medida angular entre é dada por: . = → = → = Proposição: Sejam , então: ┴ ↔ . = 0 Proposição: Sejam , e ϵ V3 e λ, γ ϵ ℝ. Então: 1) . ( + ) = . + . 2) . = . 3) λ . ( . λ . = . λ 4) || ||² = ou || || = Vetor Projeção Definição: Seja ϵ V3 tal que . Dado V3, existem únicos vetores e tais que: 1) || ; 2) ┴ ; 3) + = . Nessas condições o vetor é dito a projeção de na direção de : Notação: proj = 1 = . Norma do vetor projeção || proj || = . || || Orientação do Espaço Definição: Olhando o triedro T, de acordo com a posição de observação, faça uma rotação, segundo o menor ângulo, do primeiro segmento orientado até que este fique colinear com o segundo: 1) Se tal rotação for no sentido anti-horário, diremos que o triedro T é positivo e, consequentemente, B é uma base positiva. 2) Se tal rotação for feita no sentido horário, T é negativo e B é uma base negativa. Produto Vetorial x : V 3 x V 3 → V3 Definição: Sejam , ϵ V3. Chamamos de produto vetorial de por , nesta ordem, ao vetor denotado por x , ou ^ , e assim definido: 1) Se e são colineares ( || ) ( { , } é L.D. ), então x = . 2) Se e são não colineares ( ╫ ) ( { , } é L.I. ), então x é o vetor com as seguintes características: a) || x || = || || . || || . sen θ, onde θ = ang( , ); b) x é ortogonal a e a ; c) o sentido de x é tal que ( , , x ) é uma base positiva. Proposição: Sejam e vetores de V3. Se B é uma base, ordenada, ortonormal e positiva e = ( , , ) B e = ( , , ) B , então se B = ( , , ) : x = = ( ) + ( ) + ( ) Produto Misto V 3 x V 3 x V 3 → ℝ Definição: Sejam , e ϵ V3. Chamamos de produto misto dos vetores , e , nessa ordem, ao número real denotado por [ , , ] e assim definido: 1) [ , , ] = ( x ) . = x . 2) Se x ≠ e ≠ . Então: x . = || x || . || || . cos θ = || || . || || . sen δ . || || . cos θ Proposição: Sejam B = ( , , ) uma base, ordenada, ortonormal e positiva e , e ϵ V3. Se = ( ) B , = ( ) B e = ( ) B . Então: [ , , ] = Mudança de Base Sejam B = ( , , ) e E = ( , , ) duas bases e ϵ V3. Temos que: = → = ( ) B e = → = ( ) E Logo, podemos escrever , , como combinação linear de , , : = = , ϵ ℝ e únicos = Definição: Chamamos de “matriz de mudança de base B para base E” à matriz M assim definida: M = Notação: M = MB, E Assim: = M . ou [ ]B = MB, E . [ ]E