וקטורים חלק ג' - וקטורים במערכת צירים
וקטורים גיאומטריים - חלק ג'
וקטורים במערכת צירים - רכיבים וחישובים
📍 וקטור מיקום
וקטור מיקום של נקודה A הוא הוקטור מראשית הצירים O לנקודה A:
\(\overrightarrow{OA}\)
💡 קשר בין נקודה לוקטור מיקום:
אם \(A = (a_1, a_2)\) אז וקטור המיקום הוא \(\overrightarrow{OA} = (a_1, a_2)\)
🔢 רכיבי וקטור
וקטור במישור מיוצג ע"י שני רכיבים:
\(\vec{v} = (v_1, v_2)\)
\(v_1\) = רכיב בכיוון x \(v_2\) = רכיב בכיוון y
⭐ וקטור בין שתי נקודות:
אם \(A = (a_1, a_2)\) ו-\(B = (b_1, b_2)\) אז:
\(\overrightarrow{AB} = (b_1 - a_1, b_2 - a_2)\)
סיום פחות התחלה!
דוגמה:
אם \(A = (1, 3)\) ו-\(B = (4, 7)\) אז:
\(\overrightarrow{AB} = (4-1, 7-3) = (3, 4)\)
📏 וקטורי היחידה הסטנדרטיים
\(\hat{i} = (1, 0)\)
וקטור יחידה בכיוון x
\(\hat{j} = (0, 1)\)
וקטור יחידה בכיוון y
כל וקטור ניתן לכתוב כצירוף של וקטורי היחידה:
\(\vec{v} = (a, b) = a\hat{i} + b\hat{j}\)
דוגמה: \((3, -2) = 3\hat{i} - 2\hat{j}\)
🔧 פעולות עם רכיבים
אם \(\vec{u} = (u_1, u_2)\) ו-\(\vec{v} = (v_1, v_2)\):
חיבור:
\(\vec{u} + \vec{v} = (u_1 + v_1, u_2 + v_2)\)
חיסור:
\(\vec{u} - \vec{v} = (u_1 - v_1, u_2 - v_2)\)
כפל בסקלר:
\(k \cdot \vec{v} = (k \cdot v_1, k \cdot v_2)\)
דוגמאות:
\((3, 2) + (1, 5) = (4, 7)\)
\((3, 2) - (1, 5) = (2, -3)\)
\(4 \cdot (3, 2) = (12, 8)\)
📐 אורך (גודל) וקטור
אורך הוקטור \(\vec{v} = (a, b)\):
\(|\vec{v}| = \sqrt{a^2 + b^2}\)
💡 זה משפט פיתגורס!
הוקטור הוא היתר במשולש ישר-זווית עם ניצבים a ו-b.
דוגמאות:
\(|(3, 4)| = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5\)
\(|(1, 1)| = \sqrt{1 + 1} = \sqrt{2}\)
\(|(-2, 3)| = \sqrt{4 + 9} = \sqrt{13}\)
📏 מרחק בין שתי נקודות
המרחק בין \(A = (x_1, y_1)\) ל-\(B = (x_2, y_2)\):
\(|AB| = \sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2-y_1)^2}\)
💡 שימו לב:
זה בדיוק אורך הוקטור \(\overrightarrow{AB}\)!
\(|AB| = |\overrightarrow{AB}|\)
דוגמה:
המרחק בין \(A = (1, 2)\) ל-\(B = (4, 6)\):
\(|AB| = \sqrt{(4-1)^2 + (6-2)^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5\)
1️⃣ וקטור יחידה בכיוון נתון
וקטור יחידה בכיוון של \(\vec{v}\):
\(\hat{v} = \frac{\vec{v}}{|\vec{v}|} = \frac{1}{|\vec{v}|}(v_1, v_2)\)
דוגמה:
מצאו וקטור יחידה בכיוון \(\vec{v} = (3, 4)\):
\(|\vec{v}| = \sqrt{9+16} = 5\)
\(\hat{v} = \frac{1}{5}(3, 4) = \left(\frac{3}{5}, \frac{4}{5}\right)\)
בדיקה: \(\left|\left(\frac{3}{5}, \frac{4}{5}\right)\right| = \sqrt{\frac{9}{25} + \frac{16}{25}} = \sqrt{1} = 1\) ✓
⚖️ שוויון והקבלה - בעזרת רכיבים
וקטורים שווים:
\((a, b) = (c, d) \iff a = c \text{ וגם } b = d\)
וקטורים מקבילים:
\(\vec{u} \parallel \vec{v} \iff \vec{u} = k \cdot \vec{v}\)
או: \((a, b) \parallel (c, d) \iff ad = bc\)
דוגמה:
האם \((2, 6)\) ו-\((3, 9)\) מקבילים?
בדיקה: \(2 \cdot 9 = 18\) וגם \(6 \cdot 3 = 18\)
מכיוון ש-\(ad = bc\), הוקטורים מקבילים! ✓
✏️ דוגמאות מסכמות
דוגמה 1: נתונות הנקודות \(A(2, 1)\), \(B(5, 3)\), \(C(1, 4)\).
מצאו את \(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC}\).
\(\overrightarrow{AB} = (5-2, 3-1) = (3, 2)\)
\(\overrightarrow{AC} = (1-2, 4-1) = (-1, 3)\)
\(\overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AC} = (3-1, 2+3) = (2, 5)\)
דוגמה 2: מצאו וקטור באורך 10 בכיוון \(\vec{v} = (3, 4)\).
שלב 1: מוצאים וקטור יחידה:
\(|\vec{v}| = 5\), לכן \(\hat{v} = \left(\frac{3}{5}, \frac{4}{5}\right)\)
שלב 2: כופלים ב-10:
\(10 \cdot \hat{v} = 10 \cdot \left(\frac{3}{5}, \frac{4}{5}\right) = (6, 8)\)
📋 טבלת סיכום - נוסחאות
| פעולה | נוסחה |
|---|---|
| וקטור בין נקודות | \(\overrightarrow{AB} = (b_1-a_1, b_2-a_2)\) |
| אורך וקטור | \(|\vec{v}| = \sqrt{a^2 + b^2}\) |
| מרחק בין נקודות | \(|AB| = \sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}\) |
| וקטור יחידה | \(\hat{v} = \frac{\vec{v}}{|\vec{v}|}\) |
| הקבלה | \((a,b) \parallel (c,d) \iff ad = bc\) |
💡 טיפים למבחן
וקטור AB: סיום - התחלה
אורך: פיתגורס!
הקבלה: מכפלה צולבת
📝 סיכום חלק ג'
\(\overrightarrow{AB} = (b_1-a_1, b_2-a_2)\)
\(|\vec{v}| = \sqrt{a^2 + b^2}\)
בחלק הבא: מכפלה סקלרית, זווית בין וקטורים