Svmmarivm
Haec lectio prodvctvm vectoriale dvorvm vectorvm spatii per eorvm coordinatas definit, vt determinantem formalem cvm vectoribvs , et , et proprietatibvs determinantivm demonstrat id anticommvtativvm et bilineare esse, non avtem associativvm. Demonstrat prodvctvm vectoriale ad ambos factores svos perpendicvlare esse, identitatem Lagrangianam et, ex ea, normam eivs aream parallelogrammi a factoribvs determinati esse atqve id evanescere tvm demvm cvm factores paralleli svnt. Formvlam dvpli prodvcti vectorialis et identitatem Iacobianam statvit, prodvctvm mixtvm vt determinantem ordinis tertii definit, proprietatem eivs cyclicam ostendit et id vt volvmen parallelepipedi et tetraedri interpretatvr, cvm criterio complanaritatis et expressione volvminis per prodvcta scalaria. Accvrate declarat qvid in regvla manvs dextrae demonstretvr et qvid conventio sit, ostendit prodvctvm vectoriale esse partem vectorialem prodvcti dvorvm qvaternionvm pvrorvm, idqve adhibet ad momentvm vis, ad vim magneticam in onvs electricvm motvm, ad aream triangvli in spatio et ad normales graphices compvtatoriae.
Proposita discendi
- Prodvcta vectorialia et prodvcta mixta per coordinatas et per determinantes compvtare, et cvm eis operari adhibendo anticommvtativitatem, bilinearitatem, proprietatem cyclicam et formvlam dvpli prodvcti vectorialis.
- Demonstrare perpendicvlaritatem prodvcti vectorialis, identitatem Lagrangianam, criterivm parallelismi, formvlam dvpli prodvcti vectorialis et criterivm complanaritatis.
- Areas parallelogrammorvm et triangvlorvm in spatio et volvmina parallelepipedorvm et tetraedrorvm compvtare, et decernere vtrvm qvattvor pvncta complanaria sint necne.
- In regvla manvs dextrae distingvere qvid demonstretvr a qvo convenitvr, et prodvcto vectoriali momentvm vis, vim magneticam et orientationem svperficiervm in graphice compvtatoria repraesentare.
Prodvctvm vectoriale
In lectione de vectoribvs in spatio et prodvcto scalari vectores ipsivs vt terniones scripti svnt, et prodvctvm scalare longitvdines et angvlos metiri, de perpendicvlaritate decernere et vectorem in alivm proicere permisit. Prodvctvm scalare dvorvm vectorvm nvmervs est. Atqvi mvlta spatii problemata vectorem postvlant: directionem ad svperficiem planam perpendicvlarem, axem circa qvem vis corpvs vertit, directionem in qvam campvs magneticvs onvs electricvm deflectit. In plano qvaeqve directio vnam tantvm perpendicvlarem habet; in spatio perpendicvlares ad directionem planvm totvm implent, et dvae directiones non parallelae reqvirvntvr vt perpendicvlaris commvnis figatvr. Qvod si ita est, qvaestio natvralis haec est: datis dvobvs vectoribvs et , qvis vector condiciones et explet?
Dvae svnt aeqvationes lineares cvm tribvs incognitis. Si prima, , per mvltiplicatvr, secvnda per , et altera ab altera svbtrahitvr, evanescit et manet , qvae expletvr cvm et ; eodem modo cvm ceteris incognitis ratiocinando apparet . Tres expressiones svnt determinantes ordinis secvndi ex componentibvs ipsorvm et formati, sicvt ii lectionis de determinantibvs. Haec inqvisitio definitionem svggerit; capvt «Geometria prodvcti vectorialis» demonstrat vectorem sic formatvm revera ad ambos factores perpendicvlarem esse.
Sint et vectores ipsivs . Eorvm prodvctvm vectoriale, sive prodvctvm crvcis, est vector .
Definitio regvlaritatem habet qvam retinere expedit. Qvaeqve componens ex ea qvae ante ipsam est obtinetvr nvmeris svbscriptis circvlariter promotis, : prima est ; addendo ad qvemqve nvmervm svbscriptvm, pro nvmerando, fit , qvae est secvnda, et itervm faciendo fit tertia. Vt memoriter scribatvr, adhibentvr vectores basis canonicae, , et , qvibvs omnis vector scribitvr , et determinans formalis: tabvla ordinis tertii cvivs primvs versvs vectores , et continet, qvaeqve secvndvm evm versvm evolvitvr sicvt in lectione de determinantibvs.
Determinans formalis est qvia eivs elementa non omnia nvmeri svnt, nec vlla proprietas determinantivm ei adhibetvr: formvlam evolvtionis secvndvm primvm versvm tantvm compendio exprimit. Signvm minvs termini secvndi componentem secvndam reddit, qvia . Contra, qvaeqve componens est vervs determinans ordinis secvndi, ex dvabvs colvmnis matricis versvvm et formatvs; proprietates capitis «Proprietates algebraicae» in hac observatione nitvntvr.
Compvtare pro et , atqve prodvcta vectorvm basis canonicae inter se.
Demonstratio
Componens prima: colvmnam primarvm componentivm delemvs et determinantem ordinis secvndi qvi manet compvtamvs.
Componens secvnda: colvmnam mediam delemvs et signvm determinantis mvtamvs.
Componens tertia: colvmnam vltimam delemvs.
Tres componentes conivngimvs. Figvra tres vectores ab origine commvni delineat; in plano horizontali iacet, et svrsvm spectat.
Ex definitione, , et eodem modo cvm ceteris paribvs. Qvisqve vector basis, mvltiplicatvs per evm qvi ipsvm in ordine circvlari , , excipit, tertivm dat; in ordine contrario, eivs oppositvm.
Proprietates algebraicae
Proprietates prodvcti vectorialis in eivs componentibvs legvntvr. Appellemvs , et tres determinantes ordinis secvndi qvi eas formant, colvmnis in ordine circvlari positis: colvmnas secvndam et tertiam matricis versvvm et adhibet; , tertiam et primam, eo ordine; et , primam et secvndam.
Pro omnibvs vectoribvs , et ipsivs et omnibvs realibvs et : prodvctvm vectoriale est anticommvtativvm, ; est bilineare, id est lineare in qvoqve factore, et ; et .
Tres proprietates ad eas determinantivm ordinis secvndi redigvntvr, ad qvamqve trivm componentivm adhibitas: lemma de permvtatione dvorvm versvvm et lemma de linearitate in qvoqve versv, in lectione de determinantibvs pro omni ordine demonstrata. Figvra exemplvm «Prodvctvm vectoriale et prodvcta basis canonicae» perseqvitvr.
Demonstratio
Qvaeqve componens est determinans matricis ordinis secvndi cvivs primvs versvs ex et cvivs secvndvs versvs ex svmitvr, eisdem dvabvs colvmnis.
Si et permvtantvr, dvo versvs cvivsqve determinantis permvtantvr, et per lemma de permvtatione qvaeqve componens signvm mvtat. In figvra, deorsvm spectat.
Si primvs factor est , primvs versvs cvivsqve determinantis est vicibvs versvs ex svmptvs plvs vicibvs is ex svmptvs. Per lemma de linearitate, qvaeqve componens eodem modo dividitvr.
Linearitas in secvndo factore ex dvabvs proprietatibvs modo demonstratis dedvcitvr: ordo mvtatvr, linearitas in primo factore adhibetvr et ordo rvrsvs mvtatvr.
Si dvo factores congrvvnt, qvisqve determinans dvos versvs aeqvales habet et nvllvs est. Praesertim, .
Bilinearitate adhibita, prodvctvm vectoriale etiam distribvendo compvtatvr, sicvt prodvctvm svmmarvm, et prodvctis basis canonicae vtendo. Exempli gratia, . Anticommvtativitas dicit ordinem factorvm referre, sicvt in prodvcto matricvm, qvamqvam modo admodvm singvlari: eo inverso, signvm tantvm mvtatvr.
Comparare cvm .
Demonstratio
Per theorema, prodvctvm vectoris per se ipsvm nvllvm est, et per bilinearitatem prodvctvm vectoris nvlli per qvemlibet alivm etiam nvllvm est.
In altera consociatione, prodvctvm intra parentheses est , per exemplvm basis canonicae.
Per anticommvtativitatem, est oppositvm ipsivs .
Dvo effecta diversa svnt: prodvctvm vectoriale non est associativvm, et expressio qvalis , sine parenthesibvs, sensv caret.
Neqve elementvm nevtrvm exstat: nvllvs vector explet pro omni , qvia cogeret , et tvm pro omni . Prodvctvm vectoriale igitvr nvllam proprietatvm prodvctorvm nvmerorvm habet praeter distribvtivitatem. Capvt «Dvplex prodvctvm vectoriale» regvlam exactam dabit qvae associativitatis loco est.
Argvmentvm oneratvr…