Teoria dei vettori
Vettori liberi
Lezione sui vettori liberi e relative proprietà. Sia v un vettore libero, ovvero un insieme d'infiniti segmenti orientati, aventi lo stesso modulo e la stessa direzione. Con la notazione di Grassmann il vettore libero si può scrivere in questo modo: y = P1 - P0.
Risultante (o somma) di più vettori liberi
Consideriamo n vettori liberi:
- y1 = P1 - P0
- y2 = P2 - P1
- ...
- yn = Pn - Pn-1
S'intende per risultante (o somma degli n vettori liberi) e si indica con R, il vettore libero individuato da: R = Pn - P0 = y1 + y2 + ... + yn
Esempi
(n = 4) y1 + y2 + y3 + y4 = R
Nota: R = 0 se e solo se il "punto d'applicazione del 1o vettore libero coincide con il punto libero dell'ultimo vettore libero (P0 = Pn), cioè i vettori formano un poligono di vettori chiuso.
(n = 2) y1 + y2 = R con y1 = P1 - P0 e y2 = P2 - P1. Consideriamo il caso con n = 2 in cui i vettori liberi hanno lo stesso punto di applicazione. In questo caso, le risultanti coincidono con le diagonali del parallelogramma.
Passiamo ora al caso in cui 3 vettori liberi hanno lo stesso punto di applicazione. Si dimostra che il risultante dei 3 vettori liberi coincide con la diagonale del parallelepipedo che ha per lati i tre vettori.
Teoria dei vettori (Vettori liberi) Cap I
Lezione sui vettori liberi e relative proprietà. Sia U un vettore libero, ovvero un insieme d'infiniti segmenti orientati, aventi lo stesso modulo e la stessa direzione. Con la notazione di Grassmann il vettore libero si può scrivere in questo modo: u = P1P0.
Risultante (o somma) di più vettori liberi
Consideriamo n vettori liberi:
- Y1 = P1P0
- Y2 = P2P1
- ...
- Yn = PnPn-1
S'intende per risultante (o somma degli n vettori liberi) e si indica con R, il vettore libero individuato da: R = PnP0 = Y1 + Y2 + ... + Yn
Esempi
(n = 4) Y1 + Y2 + Y3 + Y4 = R
Nota: R = 0 se e solo se il "punto d'applicazione" del 1o vettore libero coincide con il "punto libero" dell'ultimo vettore libero (P0 = Pn), cioè i vettori formano un poligono di vettori chiuso.
(n = 2) Y1 + Y2 = R con Y1 = P1P0 e Y2 = P2P1.
- Consideriamo il caso con n = 2 in cui i vettori liberi hanno lo stesso punto di applicazione. In questo caso, le risultanti coincidono con le diagonali del parallelogramma.
- Passiamo ora al caso in cui 3 vettori liberi hanno lo stesso punto di applicazione. Si dimostra che il risultante dei 3 vettori liberi coincide con la diagonale del parallelepipedo che ha per lati i tre vettori.
Vettore libero opposto
Assegnato il vettore u, si dice il vettore opposto a u e si scrive -u, il vettore libero che ha la stessa direzione, lo stesso modulo, ma verso opposto a quello del vettore libero u.
Differenze fra due vettori liberi
Si intende per differenze fra due vettori liberi la somma del vettore u con l'opposto di v: u - v = u + (-v)
u - v = P1 - P2 con u = P1 - P0; v = P2 - P0
Nota: le differenze fra due vettori è uguale alla 2a diagonale del parallelogramma.
Oss: le proprietà dei vettori liberi sono tali da rendere l'insieme dei vettori liberi uno spazio vettoriale, e quindi gode delle 8 proprietà tipiche degli spazi vettoriali: esso costituisce il 1o esempio utile storico di spazio vettoriale, infatti il nome spazio vettoriale classico proviene proprio da questo.
Angolo fra due vettori liberi
Si presentano 4 casi:
- 0 < 2 < π/2;
- 2 > π/2;
- 2 = π;
- 2 = 0.
Si definisce angolo fra due vettori la porzione di piano esclusiva fra i due vettori e compresa tra 0 e π: 0 ≤ α ≤ π. Si scrive anche in questo modo: 2 = ỹe.
Prodotto scalare fra due vettori
Siano u e v vettori liberi, s'intende per prodotto scalare (u·v) tra i due vettori, detto u scalare v, la scalaratura individuata del prodotto fra i moduli dei vettori e il coseno dell'angolo compreso fra i due vettori: u·v = |u| |v| cos(ỹe)
≥ 0 se 0 ≤ 2 = 0 se 2 = π/2; ≤ 0 se π/2 < 2 ≤ π.
Proprietà del prodotto scalare
(Proprietà simmetriche)
- v ⋅ u = u ⋅ v
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