Преподаватель - Брыкало А.А.. Конспект урока «Математика». Ход урока

Преподаватель - Брыкало А.А.

brukalo_aa@mail.ru

https://vk.com/id399759339

Конспект урока «Математика»

Дата08.06.2020

Группа87профессия«Машинист крана (крановщик)» курс2

Тема 138:Практическое занятие №73 «Векторы в пространстве»

Форма работы:индивидуальная, электронное обучение

Тип урока:урок совершенствования знаний, умений и навыков

Продолжительность урока: 1 час

Цель урока:корректировать знания, умения и навыки по теме «Векторы в пространстве», закрепить и систематизировать знания по данной теме.

Используемая литература:

Учебник: Математика. Алгебра и начала математического анализа. 10-11 классы: учебник для общеобразовательных организаций: базовый и углубленные уровни./Ш.А.Алимов, Ю.М.Колягин, М.В.Ткачева и др.- 5 изд.- М.: Просвещение, 2018г

Интернет-ресурсы:

Методика преподавания математики http://methmath.chat.ru/

Ход урока

Организационный этап:

Мотивационный модуль

Ребята, на этом уроке вы повторите материал по теме «Векторы в пространстве», выполните практическую работу.

Основная часть:

Объясняющий модуль

Теоретический материал для самостоятельного изучения

1. Повторите теоретический материал.

Вектор – это направленный прямолинейный отрезок, то есть отрезок, имеющий определенную длину и определенное направление. Пусть точка А – начало вектора, а точка B – его конец, тогда вектор обозначается символом или . Вектор называется противоположным вектору и может быть обозначен .

Сформулируем ряд базовых определений.

Длиной или модулем вектора называется длина отрезка и обозначается . Вектор нулевой длины (его суть - точка) называется нулевым и направления не имеет. Вектор единичной длины, называется единичным. Единичный вектор, направление которого совпадает с направлением вектора , называется ортом вектора .

Векторы называются коллинеарными, если они лежат на одной прямой или на параллельных прямых, записывают . Коллинеарные векторы могут иметь совпадающие или противоположные направления. Нулевой вектор считают коллинеарным любому вектору.

Векторы называются равными , если они коллинеарны, одинаково направлены и имеют одинаковые длины.

Три вектора в пространстве называются компланарными, если они лежат в одной плоскости или на параллельных плоскостях. Если среди трех векторов хотя бы один нулевой или два любые коллинеарны, то такие векторы компланарны.

Рассмотрим в пространстве прямоугольную систему координат 0xyz. Выделим на осях координат 0x, 0y, 0z единичные векторы (орты) и обозначим их через соответственно. Выберем произвольный вектор пространства и совместим его начало с началом координат. Спроектируем вектор на координатные оси и обозначим проекции через ax, ay, az соответственно. Тогда нетрудно показать, что

Эта формула является основной в векторном исчислении и называется разложением вектора по ортам координатных осей.

Числа ax, ay, az называются координатами вектора . Таким образом, координаты вектора являются его проекциями на оси координат. Векторное равенство часто записывают в виде

Мы будем использовать обозначение вектора в фигурных скобках, чтобы визуально легче различать координаты вектора и координаты точки. С использованием формулы длины отрезка, известной из школьной геометрии, можно найти выражение для вычисления модуля вектора :

то есть модуль вектора равен корню квадратному из суммы квадратов его координат.

Обозначим углы между вектором и осями координат через α, β, γ соответственно. Косинусы этих углов называются для вектора направляющими, и для них выполняется соотношение:

Верность данного равенства можно показать с помощью свойства проекции вектора на ось, которое будет рассмотрено в нижеследующем пункте 4.

Пусть в трехмерном пространстве заданы векторы своими координатами. Имеют место следующие операции над ними: линейные (сложение, вычитание, умножение на число и проектирование вектора на ось или другой вектор); не линейные – различные произведения векторов (скалярное, векторное, смешанное).

1. Сложение двух векторов производится покоординатно, то есть если

Данная формула имеет место для произвольного конечного числа слагаемых.

Геометрически два вектора складываются по двум правилам:

а) правило треугольника – результирующий вектор суммы двух векторов соединяет начало первого из них с концом второго при условии, что начало второго совпадает с концом первого вектора; для суммы векторов – результирующий вектор суммы соединяет начало первого из них с концом последнего вектора-слагаемого при условии, что начало последующего слагаемого совпадает с концом предыдущего;

б) правило параллелограмма (для двух векторов) – параллелограмм строится на векторах-слагаемых как на сторонах, приведенных к одному началу; диагональ параллелограмма исходящая из их общего начала, является суммой векторов.

2. Вычитание двух векторов производится покоординатно, аналогично сложению, то есть если , то

Геометрически два вектора складываются по уже упомянутому правилу параллелограмма с учетом того, что разностью векторов является диагональ, соединяющая концы векторов, причем результирующий вектор направлен из конца вычитаемого в конец уменьшаемого вектора.

Важным следствием вычитания векторов является тот факт, что если известны координаты начала и конца вектора, то для вычисления координат вектора необходимо из координат его конца вычесть координаты его начала. Действительно, любой вектор пространства может быть представлен в виде разности двух векторов, исходящих из начала координат: . Координаты векторов и совпадают с координатами точек А и В, так как начало координат О(0;0;0). Таким образом, по правилу вычитания векторов следует произвести вычитание координат точки А из координат точки В.

3. Умножение вектора на число λ покоординатно: .

При λ>0 – вектор сонаправлен ; λ<0 – вектор противоположно направлен ; |λ|>1 – длина вектора увеличивается в λ раз; |λ|<1 – длина вектора уменьшается в λ раз.

4. Пусть в пространстве задана направленная прямая (ось l), вектор задан координатами конца и начала. Обозначим проекции точек A и B на ось l соответственно через A’ и B’.

Проекцией вектора на ось l называется длина вектора , взятая со знаком «+», если вектор и ось l сонаправлены, и со знаком «–», если и l противоположно направлены.

Если в качестве оси l взять некоторый другой вектор , то получим проекцию вектора на вектор .

Рассмотрим некоторые основные свойства проекций:

1) проекция вектора на ось l равна произведению модуля вектора на косинус угла между вектором и осью, то есть ;

2.) проекция вектора на ось положительна (отрицательна), если вектор образует с осью острый (тупой) угол, и равна нулю, если этот угол – прямой;

3) проекция суммы нескольких векторов на одну и ту же ось равна сумме проекций на эту ось.

Сформулируем определения и теоремы о произведениях векторов, представляющих нелинейные операции над векторами.

5. Скалярным произведением векторов и называется число (скаляр), равное произведению длин этих векторов на косинус угла φ между ними, то есть

Очевидно, что скалярный квадрат любого ненулевого вектора равен квадрату его длины, так как в этом случае угол , поэтому его косинус равен 1.

Теорема 2.2. Необходимым и достаточным условием перпендикулярности двух векторов является равенство нулю их скалярного произведения

Следствие. Попарные скалярные произведения единичных орт равны нулю, то есть

Теорема 2.3. Скалярное произведение двух векторов , заданных своими координатами, равно сумме произведений их одноименных координат, то есть

С помощью скалярного произведения векторов можно вычислить угол между ними. Если заданы два ненулевых вектора своими координатами

, то косинус угла φ между ними:

Отсюда следует условие перпендикулярности ненулевых векторов и :

Нахождение проекции вектора на направление, заданное вектором , может осуществляться по формуле

2. Решение задач

Пример 1. С помощью скалярного произведения векторов найти угол при вершине A параллелограмма ABCD, построенного на векторах

Решение:

Вычислим модули векторов и их скалярное произведение:

Отсюда получим косинус искомого угла

Выполнение практической части работы

2.Оформление работы:

Практическое занятие № 73

Тема: «Векторы в пространстве»

Цель: корректировать знания, умения и навыки по теме «Векторы в пространстве», закрепить и систематизировать знания по данной теме.

Практическая часть работы:

1. В прямоугольном треугольнике катеты ,

Вычислить:

2. Доказать неравенство:

3. Доказать, что сумма любого набора векторов, для которых конец одного совпадает с началом следующего, равна вектору, соединяющему начало первого вектора и конец последнего:

Домашнее задание:

Оформить отчет по практической работе