DAMOO

Математика · ҰБТ 2026 · 10. Кеңістіктегі векторлар мен түрлендірулер

Кеңістіктегі векторлар мен түрлендірулер.

Тестті бастау

Тест тапсыру үшін жүйеге кіру немесе тіркелу керек.

Конспект

Оқулықтық тірек

Негізгі ұғымдар

  • Вектор — басы мен ұшы көрсетілген бағытталған кесінді; нөлдік вектор — басы мен ұшы беттеседі, ұзындығы $0$. Ұзындығы 1 вектор — бірлік вектор (орт).
  • Тең векторлар — бағыттас және ұзындықтары тең.
  • Коллинеар — бір түзудің немесе параллель түзулердің бойында жатқан векторлар: $\vec b=k\vec a$. Нөлдік вектор кез келген векторға коллинеар.
  • Компланар — бір жазықтыққа параллель векторлар. Кез келген екі вектор компланар; үш вектор компланар болуы да, болмауы да мүмкін: $\vec c=x\vec a+y\vec b$.

Теория

Координаталар формулалары. $A(x_1;y_1;z_1)$, $B(x_2;y_2;z_2)$:

Шама Формула
Вектор $\overrightarrow{AB}=(x_2-x_1;\ y_2-y_1;\ z_2-z_1)$
Ұзындық $\lvert\vec a\rvert=\sqrt{X^2+Y^2+Z^2}$
Қашықтық $AB=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2+(z_2-z_1)^2}$
Кесінді ортасы $\left(\frac{x_1+x_2}2;\ \frac{y_1+y_2}2;\ \frac{z_1+z_2}2\right)$
Скаляр көбейтінді $\vec a\cdot\vec b=x_1x_2+y_1y_2+z_1z_2$
Бұрыш $\cos\varphi=\dfrac{x_1x_2+y_1y_2+z_1z_2}{\lvert\vec a\rvert\,\lvert\vec b\rvert}$, $0^\circ\le\varphi\le180^\circ$

Нүктеден координаталар басына дейінгі қашықтық $\sqrt{x^2+y^2+z^2}$. Векторлар тең $\iff$ сәйкес координаталары тең. Скаляр көбейтінді формуласы орттар қасиетінен шығады: $\vec i^2=\vec j^2=\vec k^2=1$, $\vec i\cdot\vec j=\vec j\cdot\vec k=\vec i\cdot\vec k=0$.

Шарттар.

  • Коллинеарлық: $\dfrac{x_2}{x_1}=\dfrac{y_2}{y_1}=\dfrac{z_2}{z_1}=k$; $k>0$ — бағыттас, $k<0$ — қарама-қарсы.
  • Перпендикулярлық: $\vec a\perp\vec b\iff x_1x_2+y_1y_2+z_1z_2=0$.
  • Компланарлық: үш вектордың координаталарынан құрылған анықтауыш нөлге тең.
  • Кесінді ортасы формуласы төртбұрыштың параллелограмм екенін тексеруге (диагональдардың орталары беттеседі) және сфера центрін диаметр ұштары бойынша табуға қолданылады.

Жазықтық пен түзу теңдеулері.

  • Нормаль вектор $\vec n=(A;B;C)$ — жазықтыққа перпендикуляр нөлдік емес вектор. $M_0(x_0;y_0;z_0)$ арқылы өтетін жазықтық: $A(x-x_0)+B(y-y_0)+C(z-z_0)=0$, жалпы түрі $Ax+By+Cz+D=0$.
  • Бағыттаушы вектор $\vec s=(m;p;q)$ — түзуге параллель вектор. Канондық теңдеу: $\dfrac{x-x_0}m=\dfrac{y-y_0}p=\dfrac{z-z_0}q$.
  • Нүктеден жазықтыққа дейінгі қашықтық: $d=\frac{\lvert Ax_0+By_0+Cz_0+D\rvert}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}};$ параллель жазықтықтар арасындағы: $d=\dfrac{\lvert D_1-D_2\rvert}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}}$.

Ұқсастық түрлендіруі (кеңістікте). Ұқсастық коэффициенті $k$ болса: сызықтық өлшемдер $k$, беттердің аудандары $k^2$, көлемдер $k^3$ қатынасында.

Кеңістіктегі қозғалыстар

Қозғалыс — нүктелер арасындағы қашықтықты сақтайтын түрлендіру; кесінді кесіндіге, түзу түзуге, жазықтық жазықтыққа, фигура өзіне тең фигураға көшеді.

Түрі Анықтамасы Координаталық формула
Центрлік симметрия $O$ нүктесі $MM_1$ кесіндісінің ортасы болады $O$ — бас нүкте болса, $(x;y;z)\to(-x;-y;-z)$
Осьтік симметрия $MM_1$ кесіндісі оське перпендикуляр әрі оспен қақ бөлінеді
Айналы симметрия $MM_1$ кесіндісі жазықтыққа перпендикуляр әрі жазықтықпен қақ бөлінеді; жазықтық нүктелері орнында қалады
Параллель көшіру барлық нүкте бір $\vec p$ векторына жылжиды координаталарға вектор координаталары қосылады
Бұру нүкте оське перпендикуляр жазықтықта $\varphi$ бұрышына бұрылады

Мысалдар

1-мысал. $A(1;2;-1)$, $B(3;-2;3)$. $AB$ ұзындығы мен ортасы. Шешуі: $\overrightarrow{AB}=(2;-4;4)$, $AB=\sqrt{4+16+16}=6$; ортасы $(2;0;1)$.

2-мысал. $\vec a=(1;2;2)$, $\vec b=(2;-2;1)$. Бұрыш? Шешуі: $\vec a\cdot\vec b=2-4+2=0$ — векторлар перпендикуляр, $\varphi=90^\circ$.

3-мысал. $\vec a=(2;-1;3)$ және $\vec b=(-4;y;-6)$ коллинеар. $y$? Шешуі: $k=\frac{-4}2=-2$, $y=-1\cdot(-2)=2$.

4-мысал. $M(1;2;3)$ нүктесінен $2x+y-2z+6=0$ жазықтығына дейінгі қашықтық. Шешуі: $d=\dfrac{|2+2-6+6|}{\sqrt{4+1+4}}=\dfrac43$.

ҰБТ-дағы жиі қателер

  • Вектор координатасын «бас минус ұш» деп алу (дұрысы ұштан басты азайту).
  • Бұрыш косинусында ұзындықтардың көбейтіндісіне емес, біреуіне ғана бөлу.
  • Нүктеден жазықтыққа дейінгі қашықтықта модульді жоғалту немесе $D$-ны бөлімдегі түбір астына қосу.
  • Коллинеарлық шартында координаталар қатынасын әртүрлі ретпен алу.
  • Ұқсас денелер көлемдеріне $k^3$ орнына $k^2$ қолдану.
  • Тең векторлар үшін тек ұзындықтарының теңдігін жеткілікті деп санау (бағыттары да бірдей болуы керек).

Өзіңді тексер

  1. $\vec a=(2;3;6)$ ұзындығы? Жауабы: $\sqrt{4+9+36}=7$.
  2. $\vec a=(1;x;2)$, $\vec b=(3;1;-2)$ перпендикуляр болатын $x$? Жауабы: $3+x-4=0$, $x=1$.
  3. $2x-y+3z-5=0$ жазықтығының нормаль векторы? Жауабы: $(2;-1;3)$.
  4. Ұқсас екі кубтың қырлары $1:3$. Көлемдер қатынасы? Жауабы: $1:27$.
  5. Нөлдік вектор кез келген векторға коллинеар ма? Жауабы: Иә, солай деп есептеледі.