Toepassingen in de natuurkunde: snelheden, versnellingen, krachten.

Vergelijkbare documenten
Lineaire Algebra voor ST

Hoofdstuk 1 : Vectoren (A5D)

Vector-en matrixvergelijkingen. Figuur: Vectoren, optellen

College WisCKI. Albert Visser. 5 december, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Lijn, Vlak, etc.

Paragraaf 10.1 : Vectoren en lijnen

1. Vectoren in R n. y-as

Wiskunde voor relativiteitstheorie

Vectormeetkunde in R 3

Lineaire algebra I (wiskundigen)

College WisCKI. Albert Visser. 21 november, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Vectorruimte

Kwantummechanica Donderdag, 13 oktober 2016 OPGAVEN SET HOOFDSTUK 4. Bestudeer Appendix A, bladzijden van het dictaat.

Wiskunde voor relativiteitstheorie

College WisCKI. Albert Visser. 28 november, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Lijn, Vlak, etc.

x cos α y sin α . (1) x sin α + y cos α We kunnen dit iets anders opschrijven, namelijk als x x y sin α

10.0 Voorkennis. y = -4x + 8 is de vergelijking van een lijn. Hier wordt y uitgedrukt in x.

Kies voor i een willekeurige index tussen 1 en r. Neem het inproduct van v i met de relatie. We krijgen

15 Uitwerkingen Lineaire Algebra

More points, lines, and planes

Lineaire afbeeldingen

Ruimtewiskunde. college 3 Lijnen, vlakken en oppervlakken in de ruimte. Vandaag

6 Complexe getallen. 6.1 Definitie WIS6 1

Ruimtemeetkunde deel 1

8.0 Voorkennis. a De pijlen van O(0, 0) naar A(4, 2) en van A(4, 2) naar B(2, 3) zijn vectoren.

Lineaire Algebra C 2WF09

Les 1 : Vectoren. Hoofdstuk 6 Vectormeetkunde (H4 Wiskunde D) Pagina 1 van 14. Definities Vector x = ( a ) wil zeggen a naar rechts en b omhoog.

a) Bepaal punten a l en b m zó dat de lijn door a en b parallel is met n.

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

UITWERKINGEN 1 2 C : 2 =

Hoofdstuk 6 : Vectormeetkunde

Dossier 4 VECTOREN. Dr. Luc Gheysens. bouwstenen van de lineaire algebra

Matrices en Grafen (wi1110ee)

Aanvullingen bij Hoofdstuk 8

2. Transformaties en matrices

UITWERKINGEN d. Eliminatie van a geeft d. Eliminatie van b,

Basiskennis lineaire algebra

De n-dimensionale ruimte Arjen Stolk

Inwendig product, lengte en orthogonaliteit

Lineaire Algebra en Vectorcalculus 2DN60 College 4.b.1 Orthogonaliteit en de meetkunde van lineaire systemen

Lineaire Algebra voor ST

x = b 1 x 1 , b = x n b m i,j=1,1 en een vector [x j] n j=1 m n a i,j x j j=1 i=1

ONBETWIST ONderwijs verbeteren met WISkunde Toetsen Voorbeeldtoetsen Lineaire Algebra Deliverable 3.10 Henk van der Kooij ONBETWIST Deliverable 3.

3.2 Vectoren and matrices

Lineaire Algebra voor W 2Y650

Ruimtewiskunde. college. Het inwendig- en het uitwendig product. Vandaag. Hoeken Orthogonaliteit en projecties. Toepassing: magnetische velden

Ruimtemeetkunde. (

Opgaven bij de cursus Relativiteitstheorie wiskunde voorkennis Najaar 2018 Docent: Dr. H. (Harm) van der Lek

Paragraaf 8.1 : Lijnen en Hoeken

Uitwerkingen Lineaire Algebra I (wiskundigen) 22 januari, 2015

Lineaire Algebra TW1205TI. I.A.M. Goddijn, Faculteit EWI 12 februari 2014

Vectorruimten en deelruimten

Inwendig product, lengte en orthogonaliteit in R n

Hoofdstuk 1 LIJNEN IN. Klas 5N Wiskunde 6 perioden

Lineaire Algebra voor ST

Matrices en Stelsel Lineaire Vergelijkingen

uuur , DF en DB met kentallen. b) Laat zien door twee keer de stelling van Pythagoras in een rechthoekige uuur

Paragraaf 7.1 : Lijnen en Hoeken

Les 1 Kwadraat afsplitsen en Verzamelingen

1 Eigenwaarden en eigenvectoren

Vectoranalyse voor TG

Tentamen Lineaire Algebra

Bekijk nog een keer het stelsel van twee vergelijkingen met twee onbekenden x en y: { De tweede vergelijking van de eerste aftrekken geeft:

14.0 Voorkennis. sin sin sin. Sinusregel: In elke ABC geldt de sinusregel:

Lineair voor CT College 2a. Echelon vorm 1.2 Duncan van der Heul

te vermenigvuldigen, waarbij N het aantal geslagen Nederlandse munten en B het aantal geslagen buitenlandse munten zijn. Het resultaat is de vector

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE Afdeling Kwantitatieve Economie

Aanvulling bij de cursus Calculus 1. Complexe getallen

Linalg.nb 1. Werk het notebook aandachtig door en maak de (genummerde) oefeningen aan het einde van elke sectie. Succes!

Antwoorden op de theoretische vragen in de examen voorbereiding

Tentamen lineaire algebra voor BWI maandag 15 december 2008, uur.

Optelling en scalaire vermenigvuldiging zijn weer plaatsgewijs gedefinieerd, bijvoorbeeld: 7 (x 1, x 2, x 3,...)

Vierde huiswerkopdracht Lineaire algebra 1

Ruimtemeetkunde. (

Eerste deeltentamen Lineaire Algebra A

Zomercursus Wiskunde. Rechten en vlakken (versie 14 augustus 2008)

Functies van vectoren

Voorbeeldopgaven Meetkunde voor B

Lineaire Algebra voor ST

Overzicht meetkunde. Driehoeksmeetkunde. Stelling van Pythagoras.

Opgave 1 Bekijk de Uitleg, pagina 1. Bekijk wat een vectorvoorstelling van een lijn is.

Lineaire Algebra voor ST

HOEKEN, AFSTANDEN en CIRKELS IN Klas 5N Wiskunde 6 perioden

4 + 3i 4 3i (7 + 24i)(4 3i) 4 + 3i

8.1 Rekenen met complexe getallen [1]

Hoofdstuk 9. Vectorruimten. 9.1 Scalairen

Meetkunde en lineaire algebra

Vectoranalyse voor TG

Vectorruimten met inproduct

Lineaire Algebra voor ST

Coördinatiseringen. Definitie 1. Stel dat B = {b 1,..., b n } een basis is van een vectorruimte V en dat v V. iedere vector v V :

Kwantitatieve Economie / Faculteit Economie en Bedrijfskunde / Universiteit van Amsterdam. Schrijf je naam en studentnummer op alles dat je inlevert.

Lineaire Algebra voor ST

Dimensie van een deelruimte en rang van een matrix

Complexe e-macht en complexe polynomen

Hints en antwoorden bij de vragen van de cursus Lineaire Algebra en Meetkunde

Lineaire Algebra voor W 2Y650

10.0 Voorkennis. cos( ) = -cos( ) = -½ 3. [cos is x-coördinaat] sin( ) = -sin( ) = -½ 3. [sin is y-coördinaat] Willem-Jan van der Zanden

TENTAMEN LINEAIRE ALGEBRA 1 donderdag 23 december 2004,

TENTAMEN LINEAIRE ALGEBRA 1A. maandag 16 december 2002, b. Bepaal een basis voor de rijruimte en voor de kolomruimte van A.

EXAMEN LINEAIRE ALGEBRA EN ANALYTISCHE MEETKUNDE I. 1. Theorie

Lineaire Algebra voor ST

Transcriptie:

WIS8 8 Vectoren 8. Vectoren Vectoren Een vector met dimensie is een kolom bestaande uit twee reële getallen, bijvoorbeeld [ We kunnen deze meetkundig interpreteren als een pijl in het platte vlak van de oorsprong naar het punt (, ). De verzameling van alle vectoren met dimensie geven we aan met R. Analoog definiëren we R, meetkundig te interpreteren als een pijl in de driedimensionale ruimte. Toepassingen in de natuurkunde: snelheden, versnellingen, krachten. Vectoren Meer algemeen kunnen we R n beschouwen als de verzamelingen van kolommen van n reële getallen. Er is dan geen aanschouwelijke meetkundige interpretatie. Analoog ook C n. Toepassing: een muziekstuk van 8 seconden met een samplerate van 44/s is een punt in R 798. Optellen van vectoren De som van twee vectoren wordt berekend door het optellen van de overeenkomstige componenten, bijvoorbeeld 6 + 5 = Meetkundig is dit de diagonaal van het parallellogram opgespannen door de twee vectoren. Dit stemt overeen met de natuurkundige interpretatie van de resultante van verschillende krachten, en is analoog aan de optelling van complexe getallen. (In het muziekvoorbeeld: digitaal mixen van muziek.) Deze optelling is commutatief: x + y = y + x.

WIS8 Scalair product Voor een reëel getal α en een vector x definiëren we het scalaire product α x door elke component van x met α te vermenigvuldigen, bijvoorbeeld 5 = (In het muziekvoorbeeld is dit de volumeregelaar.) Eigenschappen: α( x + y) = α x + α y (α + β) x = α x + β x α(β x) = (αβ) x In plaats van ( ) x schrijven we x. In plaats van x schrijven we, de nulvector. Eigenschappen: x + x = x + = x 6 8. Lineaire combinaties Lineaire combinaties Een lineaire combinatie van de vectoren x,..., x m is een uitdrukking van de vorm α x + α x + + α m x m De vectoren x,..., x m heten onafhankelijk als de nulvector niet te schrijven is als een niet-triviale lineaire combinatie ervan, dus als α x + α x + + α m x m = α = α = = α m = Voorbeeld: de vectoren,, zijn afhankelijk. Meetkundige interpretatie: de drie pijlen liggen in één vlak. Bases Een stel vectoren x, x,..., x m uit R n heet een stel voortbrengers van R n als iedere vector uit R n te schrijven is als lineaire combinatie ervan. Een stel vectoren x, x,..., x m uit R n heet een basis van R n als geldt. x, x,..., x m is een stel voortbrengers van R n

WIS8. x, x,..., x m is onafhankelijk Een basis voor R is [ [, Dit heet de standaardbasis, gewoonlijk aangeduid als e, e. Lineaire vergelijkingen Om te onderzoeken of [ [, een basis vormt van R, moeten we laten zien dat de vergelijking [ [ [ α + β = alleen de nuloplossing heeft, en dat de vergelijking [ [ [ u α + β = v voor elke u, v een oplossing heeft. Lineaire vergelijkingen Het eerste stelsel is te schrijven als α + β = α β = Optellen geeft α = dus α =. Substitutie in de eerste vergelijking geeft β =. Het tweede stelsel is te schrijven als α + β = u α β = v Optellen geeft α = u + v dus α = (u + v). Aftrekken geeft β = u v dus β = (u v). Door substitutie zien we dat hiermee aan beide vergelijkingen is voldaan. Alternatieve basis Conclusie: [ is ook een basis van R. [, Toepassing: Deze basis wordt gebruikt in FM-stereo-uitzendingen, waar niet het linkeren rechtergeluid apart worden verzonden, maar een monosignaal M = L + R en een stereoverschilsignaal S = L R. (Deze signaaldefinitie zorgt namelijk voor compatibiliteit tussen mono- en stereoapparatuur.)

WIS8 4 Dimensie Stelling Een stel vectoren x, x,..., x m uit R n is een basis van R n als geldt. m = n. x, x,..., x m is onafhankelijk Alle bases van de ruimte hebben dus evenveel elementen. Dit aantal heet de dimensie van de ruimte. 8. Lijn en vlak Vectorvoorstelling van een lijn Als l een lijn door de oorsprong is en v een vector waarvan het eindpunt op l ligt, dan is iedere vector x waarvan het eindpunt op l ligt (maar niet is) te schrijven in de vorm x = α v, en omgekeerd. We noemen x = α v een vectorvoorstelling van de lijn l. Zij nu m een lijn die niet door de oorsprong gaat. Beschouw de lijn l door de oorsprong evenwijdig aan m. Laat x = α v de vectorvoorstelling van l zijn. Zij p een vector waarvan het eindpunt op m ligt. Dan is elke vector x waarvan het eindpunt op m ligt te schrijven in de vorm x = p + α v We noemen v in deze vectorvoorstelling de richtingsvector en p de steunvector. Vectorvoorstelling en vergelijking Beschouw de lijn m in het platte vlak met vergelijking x + y = 4. Twee oplossingen zijn (, ) en (4, ). De vectoren [ [ 4, [ hebben dus hun eindpunt op m, en hun verschil is evenwijdig met m. Een vector- voorstelling van m is dus bijvoorbeeld x = [ [ + α

WIS8 5 Vectorvoorstelling van een vlak Als het vlak V door de oorsprong gaat en u, v een stel onafhankelijke vectoren is waarvan de eindpunten in V liggen, dan is elke vector met eindpunt in V te schrijven als lineaire combinatie van u en v. Een vectorvoorstelling van V is dan x = α u + β v Zij nu W een vlak dat niet door de oorsprong gaat. Beschouw het vlak V door de oorsprong evenwijdig aan W. Laat x = α u + β v een vectorvoorstelling van V zijn. Zij p een vector waarvan het eindpunt op W ligt. Dan is elke vector x waarvan het eindpunt op W ligt te schrijven in de vorm x = p + α u + β v We noemen u en v hierin de richtingsvectoren. (Als u en v afhankelijk zijn (maar niet ), beschrijft deze vectorvoorstelling op nodeloos ingewikkelde wijze een lijn.) 8.4 Norm en inproduct Norm is De norm van een vector x in R n, genoteerd x, is als volgt gedefinieerd: de norm van x. x n n Bijvoorbeeld [ = i= x i + = In de meetkundige interpretatie is dit de lengte van de pijl. (In de natuurkundige interpretatie de grootte van de snelheid, kracht etc. met verwaarlozing van de richting.) Inproduct Het inproduct van vectoren x, y in R n, genoteerd x y, is als volgt gedefinieerd: x y n.. = x i y i x n y i= n Gevolg: Meetkundige interpretatie: x = x x x y = x y cos φ waar φ de hoek tussen de vectoren x en y is.

WIS8 6 Inproduct Uitleg van de meetkundige interpretatie: x y = {definitie van norm} i (x i y i ) = {rekenen} i (x i + y i x iy i ) = {termsplitsing} i x i + i y i i x iy i = {definitie van norm en inproduct} x + y x y Anderzijds, wegens de cosinusregel, x y = x + y x y cos φ Mathematica Invoer: Norm[{, 5, } Uitvoer: 7 Invoer: Uitvoer: {, 5, }.{,, } 7 Berekenen van de hoek tussen vectoren Gevraagd de hoek te berekenen tussen de vectoren x =, y =

WIS8 7 Oplossing: dus voor de gevraagde hoek φ geldt x = + + = y = + + = x y = + + = cos φ = Mathematica: invoer ArcCos[/ /Degree//N geeft uitvoer 54.756, dus de gevraagde hoek is 54.756 graden. Toepassing: ISBN Het ISBN (Internationaal Standaard BoekNummer) bestond tot januari 7 uit cijfers, sindsdien uit cijfers. Het laatste cijfer is een controlecijfer. Voor een boek dat al een tiencijferig ISBN had, is de -cijferige versie gelijk aan 978 gevolgd door de eerste negen cijfers van het oude ISBN. Het controlecijfer wordt in beide gevallen echter anders berekend. Voor de -cijferversie gaat de berekening van het controlecijfer als volgt. Zij x in R 9 de vector met de eerste 9 cijfers van het ISBN als componenten. Zij y de vaste vector. 9 Formeel is dus y = [i 9 i=. Toepassing: ISBN Defininieer n = ( x y) mod Dan is het laatste cijfer gelijk aan n als n <, aan X als n =. Voorbeeld: ISBN --558-? geeft in Mathematica invoer en uitvoer 5. Mod[{,,,, 5, 5, 8,, }.{,,, 4, 5, 6, 7, 8, 9}, Toepassing: ISBN Voor de -cijferversie is de berekening als volgt. Zij a in R de vector met de eerste cijfers van het ISBN als componenten. Zij b de vaste vector.

WIS8 8 Formeel is b = [ + ((i ) mod ) i=. Nu is het laatste cijfer gelijk aan ( ( a b) mod ) mod Voorbeeld: ISBN 978---558-? geeft in Mathematica invoer en uitvoer 9. Mod[ Mod[{9, 7, 8,,,,, 5, 5, 8,, }.{,,,,,,,,,,, },, (Al voor de officiële invoering van ISBN- werd dezelfde formule gebruikt voor de berekening van het controlecijfer in de streepjescodes die op veel boeken worden afgebeeld.) Normaalvectoren Twee vectoren staan loodrecht op elkaar als en alleen als hun inproduct is. Een vector die loodrecht staat op de richtingsvectoren van een vlak of lijn heet een normaalvector daarvan. Beschouw de lijn in het platte vlak met vergelijking x + y =. Deze vergelijking is te schrijven als [ [ x = y De [ punten (x, y) op de lijn [ worden dus gekarakteriseerd door de uitspraak dat de vector x loodrecht staat op. Dus laatstgenoemde is een normaalvector van de lijn, en y als richtingsvector kunnen we een vector loodrecht daarop kiezen, bijvoorbeeld [.