Вопрос задан 12.02.2025 в 18:30. Предмет Геометрия. Спрашивает Хан Алина.

Найдите косинус угла между векторами p=a+b и q=a-b (вектора) если a= 5, b= 8, угол между векторами a и b= 60°.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Постоєв Діма.

Для нахождения косинуса угла между векторами p=a+b\mathbf{p} = \mathbf{a} + \mathbf{b} и q=ab\mathbf{q} = \mathbf{a} - \mathbf{b}, мы будем использовать скалярное произведение и формулы для длины векторов.


Дано:

  1. a=5|\mathbf{a}| = 5
  2. b=8|\mathbf{b}| = 8
  3. Угол между a\mathbf{a} и b\mathbf{b}: θ=60\theta = 60^\circ

Шаг 1: Формулы для скалярного произведения

Скалярное произведение двух векторов определяется как:

ab=abcosθ\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}| \cos \theta

Подставим значения:

ab=58cos60=400.5=20\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = 5 \cdot 8 \cdot \cos 60^\circ = 40 \cdot 0.5 = 20

Шаг 2: Найдем скалярное произведение pq\mathbf{p} \cdot \mathbf{q}

Векторы p\mathbf{p} и q\mathbf{q} выражены как:

p=a+b,q=ab\mathbf{p} = \mathbf{a} + \mathbf{b}, \quad \mathbf{q} = \mathbf{a} - \mathbf{b}

Их скалярное произведение:

pq=(a+b)(ab)\mathbf{p} \cdot \mathbf{q} = (\mathbf{a} + \mathbf{b}) \cdot (\mathbf{a} - \mathbf{b})

Используем распределительное свойство для раскрытия скобок:

pq=aaab+babb\mathbf{p} \cdot \mathbf{q} = \mathbf{a} \cdot \mathbf{a} - \mathbf{a} \cdot \mathbf{b} + \mathbf{b} \cdot \mathbf{a} - \mathbf{b} \cdot \mathbf{b}

Учитывая симметрию скалярного произведения (ab=ba\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = \mathbf{b} \cdot \mathbf{a}), получаем:

pq=a2b2\mathbf{p} \cdot \mathbf{q} = |\mathbf{a}|^2 - |\mathbf{b}|^2

Подставим значения:

a2=52=25,b2=82=64|\mathbf{a}|^2 = 5^2 = 25, \quad |\mathbf{b}|^2 = 8^2 = 64 pq=2564=39\mathbf{p} \cdot \mathbf{q} = 25 - 64 = -39

Шаг 3: Найдем длины векторов p|\mathbf{p}| и q|\mathbf{q}|

Длина вектора p\mathbf{p} находится как:

p=(a+b)(a+b)|\mathbf{p}| = \sqrt{(\mathbf{a} + \mathbf{b}) \cdot (\mathbf{a} + \mathbf{b})}

Раскроем скобки:

p2=aa+2(ab)+bb|\mathbf{p}|^2 = \mathbf{a} \cdot \mathbf{a} + 2 (\mathbf{a} \cdot \mathbf{b}) + \mathbf{b} \cdot \mathbf{b}

Подставим значения:

p2=a2+2(ab)+b2|\mathbf{p}|^2 = |\mathbf{a}|^2 + 2 (\mathbf{a} \cdot \mathbf{b}) + |\mathbf{b}|^2 p2=25+220+64=25+40+64=129|\mathbf{p}|^2 = 25 + 2 \cdot 20 + 64 = 25 + 40 + 64 = 129 p=129|\mathbf{p}| = \sqrt{129}

Аналогично для q|\mathbf{q}|:

q=(ab)(ab)|\mathbf{q}| = \sqrt{(\mathbf{a} - \mathbf{b}) \cdot (\mathbf{a} - \mathbf{b})}

Раскроем скобки:

q2=aa2(ab)+bb|\mathbf{q}|^2 = \mathbf{a} \cdot \mathbf{a} - 2 (\mathbf{a} \cdot \mathbf{b}) + \mathbf{b} \cdot \mathbf{b}

Подставим значения:

q2=a22(ab)+b2|\mathbf{q}|^2 = |\mathbf{a}|^2 - 2 (\mathbf{a} \cdot \mathbf{b}) + |\mathbf{b}|^2 q2=25220+64=2540+64=49|\mathbf{q}|^2 = 25 - 2 \cdot 20 + 64 = 25 - 40 + 64 = 49 q=49=7|\mathbf{q}| = \sqrt{49} = 7

Шаг 4: Косинус угла между p\mathbf{p} и q\mathbf{q}

Косинус угла между векто

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Геометрия

Последние заданные вопросы в категории Геометрия

Задать вопрос