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Aufgabe:

Kann jemand es für mich ausrechnen? Ich weiß nicht mal wie ich anfangen soll.


Problem/Ansatz:

Screenshot_20220524-165301.jpg

Text erkannt:

a sei der Winkel zwischen \( \vec{a} \) und \( \vec{b} \). Prüfen Sie die Aussage.
a) Wenn \( \vec{a} \cdot \vec{b}=|\vec{a}| \cdot|\vec{b}| \) für \( \vec{a} \neq 0 \) und \( \vec{b} \neq 0 \) gilt, dann sind \( \vec{a} \) und \( \vec{b} \) kollinear.
b) Wenn \( a>90^{\circ} \) ist, dann ist das Skalarprodukt \( \vec{a} \cdot \vec{b} \) negativ.
c) Wenn \( \vec{a} \) und \( \vec{b} \) beide den Betrag 1 haben, so ist ihr Skalarprodukt gleich \( \cos (\alpha) \).
d) Wenn \( \vec{a} \cdot \vec{b}=\vec{a} \cdot \vec{c} \) für \( \vec{a} \neq \overrightarrow{0} \) gilt, dann muss \( \vec{b}=\vec{c} \) sein.
e) Es gilt \( \vec{a} \cdot \vec{b}=\vec{b} \cdot \vec{a} \).

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Aloha :)

Für das Skalarprodukt 2er Vektoren \(\vec a\) und \(\vec b\) gilt allgemein:$$\vec a\cdot\vec b=\|\vec a\|\cdot\|\vec b\|\cdot\cos\angle(\vec a;\vec b)$$Damit kannst du die Fragen beantworten...

zu a) Es ist \(\vec a\cdot\vec b=\|\vec a\|\cdot\|\vec b\|\) sowie \(\vec a\ne\vec 0\) und \(\vec b\ne\vec 0\). Da die Vektoren vom Nullvektor verschieden sind, gilt insbesondere \(\|\vec a\|\cdot\|\vec b\|\ne0\) und wir können den Winkel bestimmen:

$$\cos\angle(\vec a;\vec b)=\frac{\vec a\cdot\vec b}{\|\vec a\|\cdot\|\vec b\|}=\frac{\|\vec a\|\cdot\|\vec b\|}{\|\vec a\|\cdot\|\vec b\|}=1\implies\cos\angle(\vec a;\vec b)=0^\circ$$Die Vektoren \(\vec a\) und \(\vec b\) sind daher kollinear (d.h. parallel oder anti-parallel).

zu b) Diese Frage enthält eine kleine Falle. Als Winkel zwischen zwei Vektoren gibt man immer den kleinsten an. Einen Winkel von \(270^\circ\) wird es also nicht geben, weil das einem Winkel von \(90^\circ\) in die andere Richtung gedreht entspricht. Daher liegen Winkel zwischen zwei Vektoren immer im Intervall \([0^\circ;180^\circ)\). Für \(90^\circ<\alpha<180^\circ\) ist \(\cos\alpha<0\). Also ist das Skalarprodukt negativ, falls der Winkel zwischen den Vektoren größer als \(90^\circ\) ist.

zu c) Das kannst du leicht nachrechnen:$$\vec a\cdot\vec b=1\cdot1\cdot\cos\angle(\vec a;\vec b)=\cos\angle(\vec a;\vec b)$$

zu d) Hier würde ich ein Gegenbeispiel empfehlen:$$\vec a=\binom{1}{0}\quad;\quad\vec b=\binom{1}{1}\quad;\quad\vec c=\binom{1}{2}$$Offensichtlich ist \(b\ne c\), aber es gilt:$$\vec a\cdot\vec b=1\quad;\quad\vec a\cdot\vec c=1$$Also ist die Behauptung falsch.

zu e) Das kannst du wieder leicht ausrechnen:$$\vec b\cdot\vec a=\|\vec b\|\cdot\|\vec a\|\cdot\cos\angle(\vec b;\vec a)=\|\vec a\|\cdot\|\vec b\|\cdot\cos\angle(\vec a;\vec b)=\vec a\cdot\vec b$$

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Gibt es keine der Aufgaben die du kannst

Das Skalarprodukt ist definiert

$$\overrightarrow a \cdot \overrightarrow b = |\overrightarrow a| \cdot |\overrightarrow b| \cdot \cos(\alpha)$$
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Wie soll ich es prüfen?

Die Aussage unter a) gilt doch offensichtlich wenn cos(α) den Wert 1 hat oder nicht? Wann ist das denn der Fall. Für welche Winkel hat der COS den Wert 1?

Bin jetzt von alleine draufgekommen, aber was ist jetzt mit c?

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