Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
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