Rekne ut areal og volum ved hjelp av vektorprodukt.
Areal og volum med vektorar
Vektorrekning gjev oss elegante metodar for å rekne ut areal og volum av geometriske figurar i rommet. I dette kapittelet lærer vi korleis kryssproduktet og trippelproduktet blir brukte til slike utrekningar.
Arealet av eit parallellogram
Eit parallellogram utspent av vektorane og har eit areal som kan reknast ut ved hjelp av kryssproduktet.
Forklaring: Frå formelen ser vi at dette er grunnlinje ganga med høgd, som er formelen for arealet av eit parallellogram.
Finn arealet av parallellogrammet utspent av og .
Rekn ut kryssproduktet:
Finn lengda:
Svar: Arealet er .
Arealet av ein trekant
Ein trekant er halvparten av eit parallellogram, så vi får ein enkel formel.
Alternativt kan vi bruke kva som helst to sidevektorar frå same hjørne.
Finn arealet av trekanten med hjørne , og .
Finn sidevektorane frå :
Rekn ut kryssproduktet:
Finn lengda og del på 2:
Svar: Arealet av trekanten er .
Volumet av eit parallellepiped
Eit parallellepiped er ein tredimensjonal figur der alle seks sideflatene er parallellogram. Tenk på det som ein "skeiv boks" utspent av tre vektorar.
At dei to uttrykka er like, ser vi ved å rekne ut begge sider med komponentar (sjå oppgåve 5.4.8).
Fordjuping (utanfor læreplanen): Med determinantar, som ikkje er ein del av R2, kan trippelproduktet også skrivast som ein -determinant:
Merk: Vi tek absoluttverdien fordi trippelproduktet kan vere negativt (avhengig av orienteringa av vektorane).
Finn volumet av parallellepipedet utspent av , og .
Rekn ut :
Rekn ut skalarproduktet :
Ta absoluttverdien:
Svar: Volumet er .
Volumet av eit tetraeder
Eit tetraeder er ein pyramide med fire trekantflater. Volumet er ein sjettedel av det tilsvarande parallellepipedet.
Dette følgjer av at eit tetraeder har volum av eit trekanta prisme med same grunnflate og høgd, og at prismet har volum av parallellepipedet. Altså er av volumet til parallellepipedet.
Finn volumet av tetraederet med hjørne , , og .
Finn kantvektorane frå :
Rekn ut :
Rekn ut trippelproduktet:
Finn volumet:
Svar: Volumet av tetraederet er .
Koplanare vektorar
Tre vektorar er koplanare dersom dei alle ligg i same plan. Dette skjer når trippelproduktet er null.
Geometrisk tolking: Dersom vektorane er koplanare, har parallellepipedet volum null - det er "flatt".
Undersøk om vektorane , og er koplanare.
Vi reknar ut trippelproduktet:
Finn :
Finn :
Sidan trippelproduktet er 0, er vektorane koplanare.
Det stemmer: , så ligg i planet utspent av og .
Svar: Vektorane er koplanare.
Oppgåver
Finn volumet av tetraederet med hjørne , , og .
Finn kantvektorane frå .
Rekn ut trippelproduktet.
Finn volumet.
Undersøk om vektorane er koplanare:
Eit parallellogram har hjørne , , og , der er eit parallellogram (i den rekkjefølgja).
Finn koordinatane til .
Finn arealet av parallellogrammet.
Vis at arealet av trekanten med hjørne , og i -planet er .
Skriv hjørna som 3D-punkt med .
Finn kryssproduktet .
Utvid og forenkle -komponenten.
Finn volumet av tetraederet med hjørne , , og .
Finn kantvektorane frå .
Rekn ut trippelproduktet.
Finn volumet.
Fire punkt , , og dannar eit tetraeder med volum . Finn ein samanheng mellom , og .
Sett opp volumformelen.
Løys for samanhengen.
Oppsummering
I dette kapittelet har du lært:
- Parallellogramareal: .
- Trekantareal: .
- Trippelproduktet: — eit tal som har absoluttverdi lik volumet av parallellepipedet.
- Tetraedervolum: .
- Koplanaritet: Tre vektorar ligg i same plan dersom og berre dersom trippelproduktet er 0.
Nøkkelomgrep
| Omgrep | Forklaring |
|---|---|
| Parallellogramareal | |
| Trekantareal | Halve parallellogramarealet |
| Trippelprodukt | |
| Koplanare vektorar | Trippelproduktet er 0 |
Viktige formlar
-
-
-
Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.
