КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Объем ориентированного параллелепипеда
Параллелограммом АВСD называется совокупность граничных точек А, В, С, D двух равных между собой отрезков . Точки А, В, С, D называются вершинами параллелограмма АВDС, отрезки АВ, CD, АС, BD называются сторонами параллелограмма, а отрезки АD и ВС – его диагоналями. Если вершины А, В, С, D параллелограмма принадлежат одной прямой, то такой параллелограмм называется выраженным. Совокупность вершин двух параллелограммов АВDС и , симметричных друг другу относительно некоторой точки О, называется параллелепипедом. (Точки А, В, С, D симметричны точкам , относительно точки О). Вершины параллелограммов являются также и вершинами параллелепипеда. Отрезки - диагоналями параллелепипеда. Стороны параллелограммов АВDС; , а также отрезки - называются ребрами параллелепипеда. Гранями параллелепипеда называются параллелограммы: АВDС; ; ; ; ; . Если вершины параллелепипеда принадлежат одной плоскости, то он называется вырожденным. Параллелепипед однозначно определяется заданием трех его направленных ребер, выходящих из одной вершины, например: . Ориентированным параллелепипедом называется параллелепипед, у которого упорядочены три ребра, выходящие из одной вершины. Ориентированный параллелепипед обозначатся круглыми скобками: , где - три его направленные ребра, выходящие из одной вершины и упорядоченные записью - первое ребро, - второе, - третье. Замечание. Каждому ориентированному параллелепипеду можно поставить в соответствие ориентированный тетраэдр и обратно, всякий ориентированный тетраэдр ставится в соответствие и притом только одному ориентированному параллелепипеду . Так как всякий невырожденный тетраэдр можно ориентировать только двумя различными противоположными способами, то и всякий невырожденный параллелепипед можно также ориентировать только двумя противоположными способами. Пространство, в котором введен невырожденный ориентированный параллелепипед (базисный параллелепипед) называется ориентированным. Будем говорить, что невырожденный ориентированный параллелепипед П имеет положительную ориентацию, если он одинаково ориентирован с базисным параллелепипедом; если же эти параллелепипеды имеют противоположные ориентации, то параллелепипед П имеет отрицательную ориентацию. Определение. Объемом невырожденного ориентированного параллелепипеда , находящегося в ориентированном пространстве, называется число, равное по абсолютной величине объему параллелепипеда с ребрами , положительное, если упорядоченная тройка направленных ребер имеет положительную ориентацию, и отрицательное, если упорядоченная тройка имеет отрицательную ориентацию. Объем вырожденного ориентированного параллелепипеда считается равным нулю. Поставим в соответствие упорядоченной тройке направленных отрезков упорядоченную тройку векторов: . Имеется бесконечное множество ориентированных параллелепипедов, каждому из которых ставится в соответствие та же упорядоченная тройка векторов. Эти ориентированные параллелепипеды получаются всеми переносами любого из них и имеют, поэтому один и тот же объем; этот объем мы будем обозначать и говорить, что это объем ориентированного параллелепипеда, построенного на векторах (взятых в этом порядке). Объем ориентированного параллелепипеда, построенного на векторах обладает следующими свойствами: 1) (т.е. от круговой перестановки множителей он не меняется, а при нарушении кругового порядка множителей меняет знак, сохраняя абсолютную величину), 2) (дистрибутивность), 3) (ассоциативность по отношению к числу ). Доказательство. Для доказательства свойства (1) достаточно только заметить, что упорядоченная тройка некомпланарных векторов не меняет ориентации при круговой перестановке этих векторов и меняет ориентацию при нарушении кругового порядка. Для доказательства свойств (2) и (3) докажем предварительно следующую лемму. Лемма. Объем ориентированного параллелепипеда, построенного на векторах , равен площади S параллелограмма, построенного на векторах и , умноженной на координату ортогональной проекции вектора на ось l, единичный вектор которой перпендикулярен к векторам и , и, в случае, если векторы и неколлинеарны, направлен так, что тройка векторов имеет положительную ориентацию: (4) Доказательство. Предположим, что векторы некомпланарны. Отложим векторы от одной и той же точки О: . Тогда величина координаты проекции вектора на вектор будет высотой параллелепипеда с ребрами ОА, ОВ и ОС, а значит , так как и и равны объему параллелепипеда с ребрами ОА, ОВ, ОС. В случае, если векторы компланарны, соотношение (4), очевидно, также выполняется (0=0). Лемма доказана. Теперь свойства (2) и (3) доказываются так: Доказательство свойства (2): (+)= = + =+. Доказательство свойства (3): =()= ==.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2000; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |