Gå til innhold
Trenger du skole- eller leksehjelp? Still spørsmål her ×

Den enorme matteassistansetråden


Anbefalte innlegg

Videoannonse
Annonse

Hei!

 

Noen som kan hjelpe meg litt med vektorproduktet. Sliter litt med å få hvorfor man har et vektorprodukt. Jeg klarer å regne med det, men skjønner ikke hvorfor jeg kan bruke det til å finne areal av parallellogrammer og volum av pyramider etc. I boken prøver de å forklare noe av det med høyrehåndssystemet.

 

På forhånd takk!

Lenke til kommentar

hei..håper noen kan hjelpe meg med denne oppgave, da eksamen er på fredag :dontgetit:

Overskuddet ved produksjon og salg av x enheter av produkt A og y enheter av produkt B er gitt ved :

π (x,y) = --12 x2—16 y2—12xy+4992x +6240y—64000

a)Hvilken kombinasjon av x og y gir størst overskudd og hvor stor er overskuddet da ?

Det viser seg at bedriften har en teknisk begresning på produksjonen knyttet til råstofftilgang slik en må tilfredstille betignelsen x+y ≤1000.

Samtidig er det slik at hvis produksjonen starter opp så vil x+y ≥300

b) Hvilken kombinasjon av x og y vil gi størst overskudd og hvor stort er overskuddet da ?

Jeg prøvde å løse :

Steg 1 : deriverer funksjon og setter lik 0

får da ∏`(x,y) = --24x –32 y –12 +4992+6240

∏`(x,y) = --24x—32y+11220

Steg 2 : ????

 

takk for eventuelt svar

Lenke til kommentar

Hei!

 

Noen som kan hjelpe meg litt med vektorproduktet. Sliter litt med å få hvorfor man har et vektorprodukt. Jeg klarer å regne med det, men skjønner ikke hvorfor jeg kan bruke det til å finne areal av parallellogrammer og volum av pyramider etc. I boken prøver de å forklare noe av det med høyrehåndssystemet.

 

På forhånd takk!

 

Vektorproduktet er, på samme måte som skalarproduktet, en definisjon. Man har rett og slett definert denne operasjonen på to vektorer fordi det viser seg at det er nyttig. Det er definert slik at vektorproduktet chart?cht=tx&chl=\vec{u} \times \vec{v} skal være en ny vektor som er slik at det har en retning som står vinkelrett på de to andre vektorene - i henhold til høyrehåndsregelen, og ha en lengde som er gitt ved chart?cht=tx&chl=|\vec{u} \times \vec{v}| = |\vec{u}| |\vec{v}| \dot \sin \angle(\vec{u}, \vec{v}).

 

Så langt er dette en ren geometrisk definisjon. Definisjonen sier ingenting annet enn at for å finne et vektorprodukt mellom to vektorer så må du finne en vektor som står vinkelrett på disse, og er slik at når du legger høyrehånda langs den første vektoren og snur fingrene mot den andre, så peker tommelen i vektorproduktets retning. Når du har funnet en slik vektor så skal du skalere den slik at den er like lang som produktet av lengdene til hver vektor, ganger sinus til vinkelen mellom dem.

 

Fra hvordan vektorproduktet er definert så følger det direkte at lengden må være lik arealet av parallellogrammet som er utspent av de to vektorene som er tatt produktet av. Tenk deg at du deler parallellogrammet i to med en diagonal på tvers fra spissen av den ene vektoren til spissen av den andre. (Tegn en figur) Da får du to trekanter. Er du med på at arealet av hver av trekantene er gitt ved sinussetningen:chart?cht=tx&chl=\frac{1}{2} |\vec{u}| \cdot |\vec{v}| \cdot \sin \angle{\vec{u}, \vec{v})? (Sinussetningen bør du være kjent med fra 1T eller R1?) Men da må jo hele parallellogrammet ha et areal som er det dobbelte av dette: chart?cht=tx&chl=2 \cdot \frac{1}{2} |\vec{u}| \cdot |\vec{v}| \cdot \sin \angle(\vec{u}, \vec{v}) = |\vec{u} \times \vec{v}|.

 

Når man har gjort denne definisjonen av vektorproduktet så kan man gå videre med å bevise at chart?cht=tx&chl=\vec{u} \times \vec{v} = -\vec{v} \times \vec{u} (dette har du kanskje en forklaring på?) og at chart?cht=tx&chl=\vec{u} \times \vec{u} = 0 (dette også?). Man kan også vise at chart?cht=tx&chl=\vec{u} \times (\vec{v} + \vec{w}) = \vec{u} \times \vec{v} + \vec{u} \times \vec{w} (dette er vanskeligere å vise), altså at den vanlige regelen for ganging med parenteser også gjelder for vektorproduktet. Når man har disse tingene på plass så kan man utlede en formel for kryssproduktet på koordinatform. Man begynner da med to vektorer chart?cht=tx&chl=[a_1, a_2, a_3] og chart?cht=tx&chl=[b_1, b_2, b_3]. Så må man huske på at disse notasjonene egentlig betyr. I det første tilfellet: chart?cht=tx&chl=[a_1, a_2, a_3] = a_1 \vec{e}_x + a_2 \vec{e}_y + a_3 \vec{e}_z, der chart?cht=tx&chl=\vec{e}-vektorene er enhetsvektorer i henholdsvis x-, y- og z-retning. Å utlede en formel for kryssproduktet på koordinatform blir altså det samme som å forenkle følgende uttrykk: chart?cht=tx&chl=(a_1 \vec{e}_x + a_2 \vec{e}_y + a_3 \vec{e}_z) \times (b_1 \vec{e}_x + b_2 \vec{e}_y + b_3 \vec{e}_z). Tar man i bruk alle de regnereglene jeg nevnte man kan utlede ovenfor, så kommer man da frem til at kryssproduktet blir vektoren chart?cht=tx&chl=[a_2b_3 - b_2a_3, a_3b_1 - a_1b_3, a_1b_2 - a_2b_1]. Denne formelen er du sikkert kjent med, men du setter det mest sannsynlig opp som en determinant eller lignende?

 

En annen ting du nevnte var å bruke kryssproduktet til å finne volumet av pyramider og så videre. Det er strengt tatt ikke en sak som har med kryssproduktet i seg selv å gjøre. Arealet av parallellogrammet hadde det, for det lå som en del av definisjonen av kryssproduktet. Det såkalte "volumproduktet" er egentlig ikke annet enn litt geometri: Husk at volumet av en pyramide er gitt ved arealet av grunnflaten ganger høyden, chart?cht=tx&chl=V = \frac{1}{3}Gh. Vi kan se på en pyramide med et parallellogram ABCD som grunnflate, og et topp-punkt E. Hva er arealet av grunnflaten? Jo, det er kryssproduktet, som vist ovenfor, så chart?cht=tx&chl=G = |\vec{AB} \times \vec{AD|. Hva er høyden? Jo, hvis vi tegner en figur så ser vi at komponenten av chart?cht=tx&chl=\vec{AE} som står normalt på grunnflaten må være høyden:

 

1049466.jpeg

 

Denne komponenten er gitt ved chart?cht=tx&chl=|\vec{AE}| \cdot \cos v, der v er vinkelen som er vist i figuren. Det totale volumet er altså: chart?cht=tx&chl=V = \frac{1}{3}Gh = \frac{1}{3}|\vec{AB} \times \vec{AD}| \cdot |\vec{AE}| \cdot \cos v. Men chart?cht=tx&chl=\vec{AB} \times \vec{AD} står jo per definisjon normalt på parallellogrammet, så vinkel v er vinkelen mellom chart?cht=tx&chl=\vec{AB} \times \vec{AD} og chart?cht=tx&chl=\vec{AE}! Når har vi altså et uttrykk bestående av produktet av to vektorers lengde ganger cosinus av vinkelen mellom dem. Det er skalarproduktet av de to vektorene. Altså kan vi konkludere med at chart?cht=tx&chl=V = \frac{1}{3}Gh = \frac{1}{3}|\vec{AB} \times \vec{AD}| \cdot |\vec{AE}| \cdot \cos v = \frac{1}{3}(\vec{AB} \times \vec{AD}) \cdot \vec{AE}.

 

Edit: for en mer korrekt behanlding av emnet, se wingeers innlegg under. Ta dette mer som en mindre formell 'forklaring'.

Endret av Jaffe
  • Liker 6
Lenke til kommentar

Grunnen til at en har vektorproduktet er at en i R3 kan lage en vektor som står ortogonalt på to vektorer. Dette er ofte ganske nyttig.

Vi har en regel som sier at:

chart?cht=tx&chl=||\vec{u} \times \vec{v}||=||\vec{u}||\cdot||\vec{v}||\cdot sin(\theta) hvor theta er vinkelen mellom u og v. Dersom du nå tegner opp et parallellogram definert av u og v og ser på høyre side av ligninger er det åpenbart at dette representerer arealet av parallellogramet. Hvordan en kommer frem til denne regelen er litt mer omstendig. Det bunner egentlig bare ut i regneregler for vektorproduktet.

For å finne volumet av en pyramide (her er det underforstått at pyramiden har en kvadratisk base) finner vi først volumet av et parallellepiped:

240px-Parallelepiped_volume.svg.png

Det følger i noen av samme linjene som det over, men her blander vi også inn skalarproduktet. Si at vi har tre vektorer a,b og c som danner et parallellepiped. Vi ser først på b og c, og danner en vektor som står ortogonalt på begge disse. Denne vektoren er chart?cht=tx&chl=b \times c, og vi vet da at arealet av basen er lik: chart?cht=tx&chl=||b \times c|| Vi trenger nå kun å finne høyden av parallellepipedet. Det er her skalarproduktet kommer inn, og det kan vises at høyden er lik:

chart?cht=tx&chl=\frac{|a \cdot (b \times c)|}{||b \times c||}. Volumet er da lik arealet av basen ganger med høyden som gir oss:

chart?cht=tx&chl=V=||b \times c|| \frac{|a \cdot (b \times c)|}{||b \times c||}=|a \cdot (b \times c)|. Som kan regnes ut som en determinant.

  • Liker 4
Lenke til kommentar

Sammen med Jaffe sin utmerkede forklaring burde dette gå som smurt nå. ;)

 

Jepp, fin forklaring!

 

Siden du slår meg som en ivrig matematikkstudent kan du kanskje finne glede i at kryssproduktet a x b er like Hodge-dualen til bivektoren a^b. Dette har da en naturlig generalisering til høyere dimensjoner (der jeg med dimensjon både mener embedding-dimensjon og antall vektorer). En nyttig konsekvens av dette er når en ønsker å integrere over overflater med ko-dimensjon større enn 1. Fra grunnkursene i analyse husker en at for å integrere over overflaten X trenger en å kjenne normen til kryssproduktet dX/ds X dX/dt. Men hva skjer når man ikke befinner seg i R^3? Fortvil ikke, en kan bare ta normen til bivektoren dX/ds ^ dX/dt!

 

Hvis du vil vite mer kan jeg tipse deg om relevant litteratur. (Dessverre undervises ikke slike ting som det her før tidligst i første kurs i mangfoldigheter.)

Endret av kloffsk
Lenke til kommentar

Opprett en konto eller logg inn for å kommentere

Du må være et medlem for å kunne skrive en kommentar

Opprett konto

Det er enkelt å melde seg inn for å starte en ny konto!

Start en konto

Logg inn

Har du allerede en konto? Logg inn her.

Logg inn nå
  • Hvem er aktive   0 medlemmer

    • Ingen innloggede medlemmer aktive
×
×
  • Opprett ny...