Moisés Villena Muñoz Vectores en n IR IR IR , , , 3 2 … 1 1 1.1 DEFINICIÓN 1.2 ENFOQUE GEOMÉTRICO 1.3 IGUALDAD 1.4 OPERACIONES Los pares ordenados, que ya se han tratado, son los que llamaremos vectores de 2 IR . Pero el interés ahora es ser más generales.
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Los pares ordenados, que ya se han tratado, son los que llamaremos vectores de 2IR . Pero el interés ahora es ser más generales.
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1.1 DEFINICIÓN
Un vector de nIR es un conjunto ordenado de n números reales, los cuales son llamados componentes. Lo denotaremos de la siguiente manera:
( )1 2, , , nv x x x→
=
Si el vector tiene dos componentes, un par ordenado ( ),x y , será un
vector de 2IR .
Si el vector tiene tres componentes, un terna ordenada ( ), ,x y z , será
un vector de 3IR .
Considerar a los vectores de 2IR como pares ordenados o a los
vectores de 3IR como ternas ordenadas, nos permite obtener sus propiedades
algebraicas, pero existen otras que resultan cuando se define una representación del vector en el plano cartesiano o en el sistema tridimensional.
1.2 ENFOQUE GEOMÉTRICO
Un vector de 2IR se lo representa en el Plano Cartesiano como un
segmento de recta dirigido. Suponga que se tienen los puntos ( )111 , yxP y ( )222 , yxP . Si trazamos un segmento de recta dirigido desde 1P hacia 2P
tenemos una representación del vector
( )121221 , yyxxPPv −−==⎯→⎯→
x
y
( )1 1 1,P x y
( )2 2 2,P x y
1 2v PP→
=
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Este vector puede tener muchas otras representaciones equivalentes en el plano cartesiano. Una representación equivalente útil es aquella que se realiza ubicando al vector con el origen como punto de partida.
Surgen características importantes cuando obtenemos una representación geométrica de un vector. Características como la longitud del segmento de recta, la medida de la inclinación de este segmento y hacia donde apunta la flecha que se ubica este segmento.
1.2.1 MAGNITUD O NORMA
Sea ( )yxv ,=→
un vector de 2IR . La magnitud o norma de
→
v denotada como →
v , se define como:
22 yxv +=→
Note que la norma sería la longitud del segmento de recta que define el vector. Es decir, sería la distancia entre los puntos que lo definen.
Para ( )1212 , yyxxv −−=→
sería ( ) ( )2122
12 yyxxv −+−=→
x
y
( ),v x y→
=
θ
v→
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1.2.2 DIRECCIÓN
La dirección de ( )yxv ,=→
está definida por la medida del ángulo de inclinación de la línea de acción del segmento de recta; es decir, por el ángulo θ . Observe que:
arctan yx
θ =
Si el ángulo θ es medido en sentido antihorario se dirá que tiene dirección positiva, caso contrario se lo considera negativo.
Para ( )1212 , yyxxv −−=→
sería 2 1
2 1
arctan y yx x
θ −=
−
1.2.3 SENTIDO
El sentido de ( )yxv ,=→
lo define la flecha dibujada sobre el segmento de recta.
Para ( )212112 , yyxxPPv −−==⎯→⎯→
tenemos:
x
y
( )1 1 1,P x y
( )2 2 2,P x y
2 1v P P→
=
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La representación Geométrica para un vector de 3IR sería análoga a
2IR . Suponga que se tienen los puntos ( )1111 ,, zyxP y ( )2222 ,, zyxP .
Si trazamos un segmento de recta dirigido desde 1P hacia 2P tenemos una
representación del vector ( )1 2 2 1 2 1 2 1, ,v PP x x y y z z→ ⎯⎯→
= = − − −
Su representación con punto de partida el origen sería:
La magnitud o norma de ( )zyxv ,,=→
se define como:
222 zyxv ++=→
x
y
z
→
v
( )zyxP ,,
x
y
z
→
v
( )1111 ,, zyxP =
( )2222 ,, zyxP =
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Para ( )121212 ,, zzyyxxv −−−=→
sería:
( ) ( ) ( )2
12
2
12
2
12 zzyyxxv −+−+−=→
La dirección de ( )zyxv ,,=→
está definida por la medida de los ángulo que forma la línea de acción del segmento de recta con los ejes x , y , z
Los ángulos α , β y γ son llamados Ángulos Directores.
Observe que:
222 zyxx
v
xCos++
==→
α
222 zyxy
v
yCos++
==→
β
222 zyxz
v
zCos++
==→
γ
αβ
γ
x
y
z
→
v
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Ejercicio.
Demostrar que 1coscoscos 222 =++ γβα
Para más dimensiones no disponemos de interpretación geométrica.
Pero podemos hacer generalizaciones.
Si ( )1 2 3, , , , nv x x x x→
= … , entonces la
norma del vector v→
se define como:
2 2 2 21 2 3 nv x x x x
→
= + + + +…
1.3 IGUALDAD
Sean ( )1 1 2 3, , , , nv x x x x→
= … y ( )2 1 2 3, , , , nv y y y y→
= …
vectores de nIR . Entonces 1 2v v→ →
= , si y sólo si: ( ) ( ) ( ) ( )nn yxyxyxyx =∧∧=∧=∧= …332211
1.4 OPERACIONES 1.4.1 SUMA Y RESTA
Sean →
1v y →
2v dos vectores de nIR tales que
( )1 1 2, , , nv x x x→
= y ( )2 1 2, , , nv y y y→
= , Entonces:
1. La suma de →
1v con →
2v , denotada como →→
+ 21 vv , se define como:
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( )1 2 1 1 2 2, , , n nv v x y x y x y→ →
+ = + + +
2. La resta de →
1v con →
2v , denotada como
1 2v v→ →
− , se define como:
( )1 2 1 1 2 2, , , n nv v x y x y x y→ →
− = − − −
Ejemplo
Sean ( )1 5, 2,1V→
= − y ( )2 3,0, 2V→
= − , dos vectores de 3IR , hallar 1 2V V→ →
+ y 1 2V V→ →
− SOLUCIÓN: Sumando algebraicamente las respectivas componentes tenemos:
( )1 2 5 3, 2 0, 1 ( 2)V V→ →
+ = − + + + − )1,2,2( −−=
( ) ( )1 2 5 3, 2 0, 1 ( 2) 8, 2,3V V→ →
− = − − − − − = −
1.4.1.1 ENFOQUE GEOMÉTRICO Sea la representación que se muestra a continuación para los vectores