- 4.57
- 9-cu sinif
- Vektorlar
Kollinear olmayan vektorların toplanması və çıxılması
Parkın küncündən qarşı küncünə asfalt yolla getsən, əvvəl 150 m şərqə, sonra 80 m şimala — cəmi 230 m yol gedirsən. Çəmənin üstündəki cığır isə 170 m-dir. Hər iki yol eyni yerə aparır: iki yerdəyişmənin cəmi diaqonaldır, uzunluğu isə 150 + 80 deyil.
Bu dərsdə
- iki vektoru üçbucaq və paraleloqram qaydası ilə toplayıb çıxacaq, cəmi və fərqi paraleloqramın iki diaqonalı kimi görəcəksən;
- əvəzləyici vektorun uzunluğunu Pifaqor teoremi və xüsusi paraleloqramların xassələri ilə, istiqamətini tangenslə tapacaqsan;
- |a + b| < |a| + |b| olmasını izah edib qaydanı qayıq, təyyarə və qüvvə məsələlərində tətbiq edəcəksən.
- Kəşf et
- Üçbucaq qaydası
- Paraleloqram qaydası
- Çıxma
- Uzunluq və bucaq
- Laboratoriya
- Bərabərsizlik
- Hesabla
- Diqqət
- Həyatda
- Özünü yoxla
1 · Kəşf et
Yol uzundur, yerdəyişmə qısa
Yadına sal. Vektor istiqamətlənmiş parçadır, onun uzunluğu modul adlanır: |a|. Bir düz xətt və ya paralel düz xətlər üzərində yerləşən vektorlar kollinear vektorlardır. Vektorun istiqamətini meyil bucağı ilə veririk: bu bucaq absis oxunun müsbət istiqamətindən saat əqrəbinin hərəkətinə əks ölçülür. Bir neçə vektorun cəminə bərabər vektor əvəzləyici vektor adlanır.
Kollinear vektorlarda cəmin modulu ya modulların cəmi, ya da fərqi idi. Bu dərsdə vektorlar bir düz xətt üzərində deyil.
Asfalt yolun iki hissəsi iki yerdəyişmədir: a — 150 m şərqə, b — 80 m şimala. Onlar kollinear deyil, biri digərinə perpendikulyardır. Ardıcıl gedəndə a-nın sonu b-nin başlanğıcıdır və nəticə A-dan C-yə gedən bir yerdəyişmədir: AC = a + b. Cığır məhz bu vektor boyunca uzanır.
ABC üçbucağında B bucağı düzdür, ona görə Pifaqor teoremi işləyir:
|a + b|² = 150² + 80²= 22 500 + 6400 = 28 900,|a + b| = √28 900 = 170 m.
Yolla isə 150 + 80 = 230 m gedirik — cığır 60 m qısadır. İstiqaməti də tapmaq olar: cığır şərqlə θ bucağı əmələ gətirir, tg θ = 80150 / ≈ 0,533, kalkulyatorla θ ≈ 28,1°. Şərqi absis oxunun müsbət istiqaməti götürsək, bu, cəm vektorunun meyil bucağıdır.
Deməli, kollinear olmayan vektorları toplayanda modulları toplamaq olmaz: vektorları ucu-uca düzüb üçbucaq qurmaq lazımdır. Dərslik bunun iki qrafik qaydasını verir.
2 · Qayda
Üçbucaq qaydası
Yadda saxla
a + b cəmini qurmaq üçün b vektorunu elə köçürürük ki, onun başlanğıcı a-nın son nöqtəsi ilə üst-üstə düşsün. a-nın başlanğıcını b-nin son nöqtəsi ilə birləşdirən istiqamətlənmiş parça əvəzləyici vektor a + b-dir.
AB + BC = ACParkda olduğu kimi: A-dan B-yə, sonra B-dən C-yə getmək A-dan C-yə bir yerdəyişmədir.
Köçürmə zamanı vektorun uzunluğu və istiqaməti dəyişmir — vektor özünə bərabər qalır.
Dərslikdə: «Vektorları istənilən ardıcıllıqla toplamaq olar. Ədədlər üçün toplama əməlinin yerdəyişmə xassəsi vektorları toplamaq üçün də doğrudur. Bu qayda ilə üç və daha çox vektoru da toplamaq olar (bu hal çoxbucaqlı qaydası adlanır).»
Dərslik həm də deyir ki, qrafik qaydada vektorlar və onların cəmini göstərən əvəzləyici vektor müəyyən miqyas seçilməklə xətkeşin (modul) və transportirin (meyil bucağı) köməyi ilə qurulur. Yəni cəmi qurub ölçmək də olar, hesablamaq da — hər ikisini aşağıda görəcəyik.
3 · Qayda
Paraleloqram qaydası
Yadda saxla
a və b vektorlarını başlanğıcları üst-üstə düşənə qədər sürüşdürürük və tərəfləri a və b olan paraleloqram qururuq. Paraleloqramın ortaq başlanğıcdan çıxan diaqonalı a + b cəmidir.
Dərslikdə: «Bu paraleloqramın u və v vektorlarının başlanğıc nöqtəsindən çıxan diaqonalı onların cəmini, u + v vektorunu göstərir.»
Niyə iki qayda eyni nəticə verir? Paraleloqramın qarşı tərəfləri bərabər və paraleldir. Deməli, a-nın sonundan çıxan tərəf b vektorunun özüdür: a-dan sonra b — bu, üçbucaq qaydasıdır. Paraleloqram qaydası iki qüvvə və ya iki sürət eyni nöqtəyə təsir edəndə rahatdır: hər iki ox bir nöqtədən çəkilir.
4 · Qayda
Fərq — ikinci diaqonal
Yadda saxla
a − b fərqini tapmaq üçün a-ya b-yə əks olan vektoru əlavə edirik:
a − b = a + (−b)Qurma: 1) b-yə əks −b vektorunu çəkirik; 2) −b-nin başlanğıcını a-nın son nöqtəsinə köçürürük; 3) a-nın başlanğıcını −b-nin son nöqtəsi ilə birləşdirən istiqamətlənmiş parça a − b-dir.
İkinci fiqurdakı qara diaqonal birinci fiqurdakı qara oxa bərabərdir (eyni uzunluq, eyni istiqamət). Yoxlama üçbucaq qaydası ilə: b + (a − b) = a — b-nin sonundan çıxıb a-nın sonuna çatırıq. Diaqonalın istiqamətinə diqqət et: fərq «çıxılanın» ucundan «azalanın» ucuna yönəlir.
5 · Qayda
Uzunluğu və istiqaməti necə tapırıq?
Cəmi qurduqdan sonra iki yol var.
Qur və ölç
Miqyas seç (məsələn, 1 sm : 1 km), vektorları xətkeş və transportirlə çək, əvəzləyicinin uzunluğunu xətkeşlə ölçüb miqyasla çevir, meyil bucağını transportirlə ölç. Cavab təqribidir — dərslikdəki nümunələr belə həll olunur.
Hesabla
Fiqurda düzbucaqlı üçbucaq tap. Bucaq düzdürsə: |a + b| = √(|a|² + |b|²), cəmlə a arasındakı θ bucağı üçün tg θ = |b| : |a|.
Bəzi paraleloqramların diaqonallarını xassələrindən bilirik. Fiqurlarda mavi — a, narıncı — b, yaşıl — a + b, qara — a − b:
Düzbucaqlı: a ⟂ b
Diaqonallar bərabərdir: |a + b| = |a − b| = √(|a|² + |b|²).
Kvadrat: |a| = |b| = s, düz bucaq
Hər iki diaqonal s√2.
Romb, 60°: |a| = |b| = s
a, b və a − b bərabərtərəfli üçbucaq qurur: |a − b| = s, |a + b| = s√3.
Romb, 120°: |a| = |b| = s
İndi qısa diaqonal cəmdir: |a + b| = s, |a − b| = s√3.
Rombun diaqonalları perpendikulyardır və bir-birini yarı bölür, ona görə uzun diaqonalı Pifaqorla tapırıq: 60°-li rombda yarısı √(s² − (s/2)²) = s√3/2.
Bucaq 60° və ya 120°, uzunluqlar fərqli olanda
Paraleloqramın a-nın düz xəttindən ən uzaq təpəsindən həmin düz xəttə perpendikulyar endir. Alınan kiçik düzbucaqlı üçbucağın bir iti bucağı 30°-dir və 30° bucaq qarşısındakı katet hipotenuzun yarısıdır. Məsələn, |a| = 6, |b| = 4, bucaq 60°:
kiçik katet: 4 : 2 = 2;hündürlük: √(4² − 2²) = √12 = 2√3;|a + b|² = (6 + 2)² + (2√3)²= 64 + 12 = 76,|a + b| = √76 = 2√19 ≈ 8,7.
Başqa bucaqlarda (məsələn, 50°) bu üsul işləmir — onda cəmi miqyasla qurub ölçürük.
6 · Laboratoriya
Paraleloqram qurucusu
|a| = 6 vahid. Bucağı və |b|-ni seç: fiqur iki diaqonalı çəkir, kart onların uzunluqlarını dəqiq (kökaltı ilə) və təqribi yazır. Tor xanası 1 vahiddir.
60°, |b| = 3
|a + b| = √63 = 3√7 ≈ 7,9
|a − b| = √27 = 3√3 ≈ 5,2
|a| + |b| = 9
Hündürlük endir: 30°-li düzbucaqlı üçbucaqda katetlər 1,5 və 1,5√3. Cəm: 7,5² + (1,5√3)² = 63; fərq: 4,5² + (1,5√3)² = 27.
60°, |b| = 4
|a + b| = √76 = 2√19 ≈ 8,7
|a − b| = √28 = 2√7 ≈ 5,3
|a| + |b| = 10
Hündürlük endir: 30°-li düzbucaqlı üçbucaqda katetlər 2 və 2√3. Cəm: 8² + (2√3)² = 76; fərq: 4² + (2√3)² = 28.
60°, |b| = 6
|a + b| = √108 = 6√3 ≈ 10,4
|a − b| = 6
|a| + |b| = 12
Romb, bucaq 60°: a, b və a − b bərabərtərəfli üçbucaq qurur, ona görə |a − b| = 6. Uzun diaqonal: yarısı √(6² − 3²) = 3√3.
90°, |b| = 3
|a + b| = √45 = 3√5 ≈ 6,7
|a − b| = √45 = 3√5 ≈ 6,7
|a| + |b| = 9
Bucaq düzdür, paraleloqram düzbucaqlıdır: Pifaqorla 6² + 3² = 45. Düzbucaqlının diaqonalları bərabərdir.
90°, |b| = 4
|a + b| = √52 = 2√13 ≈ 7,2
|a − b| = √52 = 2√13 ≈ 7,2
|a| + |b| = 10
Bucaq düzdür, paraleloqram düzbucaqlıdır: Pifaqorla 6² + 4² = 52. Düzbucaqlının diaqonalları bərabərdir.
90°, |b| = 6
|a + b| = √72 = 6√2 ≈ 8,5
|a − b| = √72 = 6√2 ≈ 8,5
|a| + |b| = 12
Bucaq düzdür, paraleloqram düzbucaqlıdır: Pifaqorla 6² + 6² = 72. Düzbucaqlının diaqonalları bərabərdir.
120°, |b| = 3
|a + b| = √27 = 3√3 ≈ 5,2
|a − b| = √63 = 3√7 ≈ 7,9
|a| + |b| = 9
Hündürlük endir: 30°-li düzbucaqlı üçbucaqda katetlər 1,5 və 1,5√3. Cəm: 4,5² + (1,5√3)² = 27; fərq: 7,5² + (1,5√3)² = 63.
120°, |b| = 4
|a + b| = √28 = 2√7 ≈ 5,3
|a − b| = √76 = 2√19 ≈ 8,7
|a| + |b| = 10
Hündürlük endir: 30°-li düzbucaqlı üçbucaqda katetlər 2 və 2√3. Cəm: 4² + (2√3)² = 28; fərq: 8² + (2√3)² = 76.
120°, |b| = 6
|a + b| = 6
|a − b| = √108 = 6√3 ≈ 10,4
|a| + |b| = 12
Romb, bucaq 120°: qonşu bucaq 60°-dir, cəm diaqonalı bərabərtərəfli üçbucağın tərəfidir: |a + b| = 6. Uzun diaqonal 6√3.
Tapşırıqlar.
- 90° seç və |b|-ni dəyiş. Niyə hər dəfə |a + b| = |a − b| alınır?
- |b| = 4 saxla və 60°-dən 120°-yə keç. Diaqonallar necə dəyişir? Bucaq böyüdükcə cəm qısalır, fərq uzanır.
- |b| = 6 seç. Hansı fiqur alınır və hər bucaqda hansı diaqonal tərəfə bərabərdir?
7 · Bərabərsizlik
Niyə |a + b| < |a| + |b|?
Üçbucaq qaydasında a, b və a + b üçbucağın üç tərəfidir. Üçbucağın hər tərəfi digər iki tərəfin cəmindən kiçikdir, ona görə kollinear olmayan vektorlar üçün
|a + b| < |a| + |b|Bərabərlik yalnız a ilə b eyni istiqamətdə olanda alınır — onda «üçbucaq» bir düz xəttə yatır (kollinear vektorlar). Dərslikdəki |u| + |v| ≥ |u + v| təklifi ona görə doğrudur.
Həm də üçbucağın tərəfi digər iki tərəfin fərqindən böyükdür: cəm heç vaxt |a| − |b|-dən qısa olmur. Bucaq 0°-dən 180°-yə böyüdükcə cəm 6-dan 2-yə qədər qısalır.
8 · Hesabla
Dörd nümunə
Qayıq suya nəzərən 4 m/san sürətlə sahilə perpendikulyar üzür, çayın axın sürəti 1,5 m/san-dir, çayın eni 120 m. Qayığın sahilə nəzərən sürətinin modulunu, onun axınla əmələ gətirdiyi bucağı və qayığın qarşı sahildə nə qədər aşağıda yan alacağını tapın.
- Sürətlər toplanır: sahilə nəzərən sürət qayığın öz sürəti ilə axın sürətinin cəmidir. Vektorlar perpendikulyardır, paraleloqram düzbucaqlıdır.
- Pifaqor: |v|² = 4² + 1,5² = 16 + 2,25 = 18,25, |v| = √18,25 ≈ 4,3 m/san.
- Axınla bucaq: tg θ = 4 : 1,5 ≈ 2,667, θ ≈ 69,4°.
- Qarşı sahilə çatmaq üçün qayıq sahilə perpendikulyar 120 m üzür: 120 : 4 = 30 san. Bu müddətdə axın onu 1,5 · 30 = 45 m aşağı aparır. Yoxlama: √(120² + 45²) ≈ 128 m ≈ 4,27 · 30.
≈ 4,3 m/san; ≈ 69,4°; 45 m aşağıda
Yaxta 3 km şərqə, sonra meyil bucağı 60° olan istiqamətdə 2 km üzdü. Yekun yerdəyişmənin modulunu və meyil bucağını əvvəlcə qurma ilə (1 sm : 1 km), sonra hesabla tapın.
- Qurma: 3 sm uzunluqda üfüqi ox çək; onun ucundan transportirlə 60° qeyd et və 2 sm çək. Başlanğıcı sonla birləşdir.
- Ölçmə: əvəzləyici təqribən 4,4 sm, deməli ≈ 4,4 km; transportirlə meyil bucağı ≈ 23°.
- Hesab: ikinci ucdan birinci oxun davamına perpendikulyar endiririk. 30°-li düzbucaqlı üçbucaqda katetlər 2 : 2 = 1 km və √(2² − 1²) = √3 km.
- Böyük düzbucaqlı üçbucaq: katetlər 3 + 1 = 4 və √3. |d|² = 16 + 3 = 19, |d| = √19 ≈ 4,4 km; tg θ = √3 : 4 ≈ 0,433, θ ≈ 23,4°.
≈ 4,4 km, meyil bucağı ≈ 23°
Ağır yeşiyi iki kəndirlə çəkirlər. Hər kəndirin qüvvəsi 350 N, kəndirlər arasındakı bucaq 60°-dir. Əvəzləyici qüvvəni tapın.
- Qüvvələr bir nöqtəyə təsir edir — paraleloqram qaydası. Modullar bərabərdir, paraleloqram rombdur.
- Kəndirlərin uclarını birləşdirən diaqonal 60°-li bərabəryanlı üçbucağın oturacağıdır, üçbucaq bərabərtərəflidir: bu diaqonal 350-yə bərabərdir.
- Rombun diaqonalları perpendikulyardır və yarı bölünür. Uzun diaqonalın yarısı: √(350² − 175²) = √91 875 = 175√3.
- Əvəzləyici: 2 · 175√3 = 350√3 ≈ 606 N; rombun diaqonalı bucağı yarı böldüyü üçün o, hər kəndirlə 30° bucaq əmələ gətirir.
350√3 ≈ 606 N, kəndirlərin arasından
ABCD düzbucaqlısında AB = 4 sm, AD = 7 sm. |AB + AD| və |AB − AD| uzunluqlarını tapın.
- Paraleloqram qaydası: AB + AD A-dan çıxan AC diaqonalıdır.
- AB − AD — «çıxılanın» (D) ucundan «azalanın» (B) ucuna gedən DB diaqonalı.
- Düzbucaqlının diaqonalları bərabərdir: AC = DB = √(4² + 7²) = √65 ≈ 8,06 sm.
hər ikisi √65 ≈ 8,06 sm
9 · Diqqət
Tez-tez edilən dörd səhv
Modullar toplandı
Perpendikulyar qüvvələr bir istiqamətdə çəkmir.
Pifaqor
√(7² + 24²) = 25 NModulları toplamaq yalnız eyni istiqamətli vektorlar üçün doğrudur.
Fərq üçün səhv diaqonal
Ortaq başlanğıcdan çıxan diaqonal a + b-dir, fərq deyil.
İkinci diaqonal
b-nin ucundan a-nın ucunaYoxla: b + (a − b) = a.
Bucaq düz sayıldı
Pifaqor yalnız düz bucaqda işləyir.
Romb, 60°
6√3 ≈ 10,4Uzun diaqonalın yarısı √(6² − 3²) = 3√3.
Bucaq səhv oxdan
20,6° qayığın yolunun sahilə perpendikulyarla bucağıdır.
Axınla bucaq
tg θ = 4 : 1,5 → 69,4°Tangens: qarşı katet bölünür bucağa bitişik katetə; iki bucağın cəmi 90°-dir.
10 · Həyatda
Təyyarə yan küləkdə
Pilot şimaldakı şəhərə uçmalıdır. Təyyarənin havaya nəzərən sürəti 220 km/saat, qərbdən şərqə 50 km/saat külək əsir. Burnunu düz şimala tutsa, külək onu şərqə sürüşdürər. Burnu hara çevirməlidir?
Təyyarənin yerə nəzərən sürəti iki vektorun cəmidir: öz sürəti + külək. Bu cəm düz şimala yönəlməlidir. Üçbucaq qaydası ilə: mavi ox (öz sürəti, 220) hipotenuzdur, narıncı ox (külək, 50) və yaşıl ox (yerə nəzərən sürət) katetlərdir.
sin α = 50 : 220 ≈ 0,227,α ≈ 13,1°;yerə nəzərən sürət:√(220² − 50²) = √45 900≈ 214 km/saat.
Pilot burnu şimaldan təxminən 13° qərbə çevirir və şəhərə doğru saatda təxminən 214 km yaxınlaşır. Gəmilər axında, quşlar küləkdə eyni hesabla «yan» istiqamət götürürlər.
11 · Özünü yoxla
Bacarığını sına
Cavabı seç — düzgün olanda yaşıl, səhv olanda qırmızı işıqlanacaq. Həllinə də baxa bilərsən.
Asan
Robot 0,9 m şərqə, sonra 4 m şimala getdi. O, başlanğıc nöqtədən nə qədər uzaqdadır?
Düzdür: √(0,81 + 16) = √16,81 = 4,1.
Yollar perpendikulyardır — katetlərin kvadratlarını topla, sonra kök al.
Həllə bax
Yerdəyişmələr perpendikulyardır: √(0,9² + 4²) = √(0,81 + 16) = √16,81 = 4,1 m. 4,9 — modullar toplanıb, 3,1 — çıxılıb, ≈ 3,9 — kvadratlar çıxılıb.
Asan
Kollinear olmayan a və b üçün |a + b| = |a − b| bərabərliyi nə vaxt doğrudur?
Bəli: düzbucaqlının diaqonalları bərabərdir.
Cəm və fərq paraleloqramın iki diaqonalıdır. Hansı paraleloqramda diaqonallar bərabərdir?
Həllə bax
Cəm və fərq paraleloqramın iki diaqonalıdır. Diaqonallar düzbucaqlıda (və kvadratda) bərabərdir, yəni vektorlar perpendikulyar olanda. Rombda (|a| = |b|) diaqonallar ümumiyyətlə bərabər deyil.
Orta
|a| = |b| = 8, vektorlar arasındakı bucaq 60°-dir. |a + b| nəyə bərabərdir?
Düzdür: 60°-li rombun uzun diaqonalı s√3-dür.
Paraleloqram rombdur, bucaq düz deyil. Uzun diaqonalın yarısını Pifaqorla tap.
Həllə bax
Romb, 60°: qısa diaqonal (fərq) 8-dir, uzun diaqonalın yarısı √(8² − 4²) = √48 = 4√3, bütöv diaqonal 8√3 ≈ 13,9. 16 — modullar toplanıb, 8√2 — bucaq düz sayılıb, 8 — fərq diaqonalı.
Orta
Qayıq suya nəzərən 1,8 m/san sürətlə sahilə perpendikulyar üzür, axın sürəti 0,8 m/san-dir. Qayığın sahilə nəzərən sürəti axın istiqaməti ilə hansı bucağı əmələ gətirir?
Düzdür: tg θ = 1,8 : 0,8 = 2,25, θ ≈ 66°.
Axın istiqamətinə bitişik katet 0,8-dir, qarşı katet 1,8.
Həllə bax
tg θ = 1,8 : 0,8 = 2,25, θ ≈ 66°. 24° — nisbət tərsinə götürülüb (sahilə perpendikulyarla bucaq), 90° — axın nəzərə alınmayıb.
Çətin
Təyyarə havaya nəzərən 185 km/saat sürətlə uçur, şərqə 60 km/saat sürətlə külək əsir. Pilot burnu elə çevirib ki, təyyarə düz şimala uçur. Təyyarənin yerə nəzərən sürəti nə qədərdir?
Düzdür: 185 hipotenuzdur, √(185² − 60²) = 175.
Öz sürəti cəmin hipotenuzudur, çünki cəm küləyə perpendikulyardır.
Həllə bax
Öz sürəti + külək = yerə nəzərən sürət, cəm şimala, külək şərqə — düz bucaq cəm ilə külək arasındadır. Hipotenuz 185-dir: √(185² − 60²) = √(34 225 − 3600) = √30 625 = 175. ≈ 194,5 — 185 katet sayılıb.
Çətin
|a| = |b| = |a − b| = 7. a ilə b arasındakı bucaq neçə dərəcədir?
Bəli: üçbucaq bərabərtərəflidir.
a, b və a − b bir üçbucağın tərəfləridir. Üç tərəf bərabərdirsə…
Həllə bax
Ortaq başlanğıcdan çəkilən a, b və onların uclarını birləşdirən a − b üçbucaq qurur; üç tərəfin hamısı 7-dir, üçbucaq bərabərtərəflidir, bucaqları 60°. 120° — cəm diaqonalı tərəfə bərabər olanda alınardı.
Xülasə
Yadda qalanlar
- Ucu-uca və ya bir nöqtədənÜçbucaq qaydası: a-nın başlanğıcından b-nin sonuna. Paraleloqram qaydası: ortaq başlanğıcdan çıxan diaqonal.
- a − b = a + (−b)Paraleloqramın ikinci diaqonalı: b-nin ucundan a-nın ucuna.
- Pifaqor, tg, xassələrDüz bucaqda Pifaqor və tg; romb, kvadrat, düzbucaqlının diaqonalları; həmişə |a + b| < |a| + |b|.
Növbəti mövzu: 4.58 Vektorun komponentlərindən istifadə etməklə toplanması