Присоединиться

9–11 класс·высокий уровень

Найти длину суммы векторов, если известны их длины и угол между ними

Условие

Известно, что ∣a⃗∣=5|\vec{a}|=5 см, ∣b⃗∣=8|\vec{b}|=8 см, а угол между векторами a⃗\vec{a} и b⃗\vec{b} равен 120∘120^\circ. Найдите длину вектора a⃗+b⃗\vec{a}+\vec{b} и косинус угла между векторами a⃗\vec{a} и a⃗+b⃗\vec{a}+\vec{b}.

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Скалярное произведение через длины и угол

    По определению a⃗⋅b⃗=∣a⃗∣⋅∣b⃗∣⋅cos⁡φ\vec{a}\cdot\vec{b}=|\vec{a}|\cdot|\vec{b}|\cdot\cos\varphi. Так как cos⁡120∘=−12\cos 120^\circ=-\frac{1}{2}, получаем a⃗⋅b⃗=5⋅8⋅(−12)=−20\vec{a}\cdot\vec{b}=5\cdot 8\cdot\left(-\frac{1}{2}\right)=-20 (см2^2). Отрицательный знак — верный признак тупого угла.

  2. Шаг 2. Квадрат длины как скалярный квадрат

    Ключевой приём: длину суммы ищут через её скалярный квадрат, ведь ∣c⃗∣2=c⃗⋅c⃗|\vec{c}|^2=\vec{c}\cdot\vec{c}. Раскроем скобки как обычный квадрат суммы: ∣a⃗+b⃗∣2=(a⃗+b⃗)⋅(a⃗+b⃗)=∣a⃗∣2+2 a⃗⋅b⃗+∣b⃗∣2|\vec{a}+\vec{b}|^2=(\vec{a}+\vec{b})\cdot(\vec{a}+\vec{b})=|\vec{a}|^2+2\,\vec{a}\cdot\vec{b}+|\vec{b}|^2.

Осталось ещё 3 шага

  1. Шаг 3. Подставляем числа

  2. Шаг 4. Косинус угла между вектором и суммой

  3. Шаг 5. Проверка через параллелограмм

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Складывают длины: ∣a⃗+b⃗∣=5+8=13|\vec{a}+\vec{b}|=5+8=13 см. Равенство верно только для сонаправленных векторов.

  • Берут cos⁡120∘=+12\cos 120^\circ=+\frac{1}{2} и получают 129≈11,4\sqrt{129}\approx 11{,}4 см вместо 7 см.

  • В проверке по теореме косинусов подставляют сам угол 120∘120^\circ вместо смежного 60∘60^\circ — так находят вторую, длинную диагональ параллелограмма.

Другие задачи по теме «Векторы и координаты»