Når du skrur inn en skrue, vrir du skrujernet rundt i et plan. Men skruen beveger seg ikke i det planet. Den går rett inn, vinkelrett på bevegelsen din. Kan vi lage en slik «skrueretning» fra to piler?
Den blå og den oransje pila spenner ut et parallellogram (lilla). Den grønne pila er laget av de to andre. Endre den oransje pila, og dra i figuren for å se fra flere kanter.
Dra i figuren for å rotere.
Arealet av det lilla parallellogrammet: 3,74
Lengden av den grønne pila: 3,74
Prøv dette:
Hvordan står den grønne pila i forhold til parallellogrammet? Snu figuren og sjekk fra flere kanter.
Sammenlign arealet og lengden av den grønne pila. Hva legger du merke til?
Gjør den oransje pila parallell med den blå (prøv [−1,−2,0]). Hva skjer med parallellogrammet og den grønne pila?
Forklaring
Forklaring
Tre egenskaper
Den grønne pila sto alltid vinkelrett ut av parallellogrammet, som skruen. Og den var like lang som arealet av parallellogrammet. Når pilene var parallelle, klappet parallellogrammet sammen, og den grønne pila forsvant. Den grønne pila er vektorproduktet av de to andre.
Lengde:∣u×v∣=∣u∣∣v∣sinθ. Det er arealet av parallellogrammet som u og v utspenner.
Hvilken vei: Høyrehåndsregelen. Pek pekefingeren langs u og langfingeren langs v. Da peker tommelen langs u×v.
Legg merke til forskjellen fra skalarproduktet: u⋅v er et tall, men u×v er en vektor. Vektorproduktet finnes bare i rommet.
På koordinatform
For u=[x1,y1,z1] og v=[x2,y2,z2] er
u×v=[y1z2−z1y2,z1x2−x1z2,x1y2−y1x2]
Huskeregel. Skriv vektorene under hverandre. For hver koordinat dekker du til kolonnen og regner «kryss» med de to kolonnene som er igjen: øverst til venstre ganger nederst til høyre, minus øverst til høyre ganger nederst til venstre. Den midterste koordinaten får motsatt fortegn.
x1x2y1y2z1z2xyz:dekk til x-kolonnen::dekk til y-kolonnen, bytt fortegn::dekk til z-kolonnen:y1z2−z1y2−(x1z2−z1x2)x1y2−y1x2
Sjekk alltid svaret ved å regne ut (u×v)⋅u. Det skal bli 0.
Les mer Hvorfor står koordinatformelen vinkelrett på begge vektorene?
Gang ut: x1y1z2−x1z1y2+y1z1x2−x1y1z2+x1y2z1−y1x2z1. Hvert ledd finnes to ganger, én gang med pluss og én gang med minus. Alt forsvinner, og w⋅u=0. Samme utregning viser at w⋅v=0.
At lengden er ∣u∣∣v∣sinθ, kan vises ved å regne ut ∣w∣2 og sammenligne med ∣u∣2∣v∣2−(u⋅v)2=∣u∣2∣v∣2(1−cos2θ). Det er en lang, men grei utregning.
Regneregler
v×u=−(u×v). Rekkefølgen betyr noe! Bytter du om, snur vektoren.
u×u=0, og u×v=0 når vektorene er parallelle (da er sinθ=0).
u×(v+w)=u×v+u×w
(tu)×v=t(u×v)
Areal
Parallellogrammet som u og v utspenner, har areal ∣u×v∣. En trekant er et halvt parallellogram:
A△ABC=21AB×AC
Volum og spatproduktet
Tre vektorer u, v og w utspenner en skjev eske, et parallellepiped. Volumet er grunnflate ganger høyde:
Grunnflaten er parallellogrammet med areal ∣u×v∣.
Høyden er hvor langt w når ut fra grunnflaten, altså lengden av projeksjonen av w på normalen u×v. Den er ∣u×v∣∣(u×v)⋅w∣.