Álgebra lineal Ejemplos

Obtener el ángulo entre los vectores usando el producto vectorial
(1,-1,2)(1,1,2) , (0,3,1)(0,3,1)
Paso 1
Usa la fórmula del producto vectorial para obtener el ángulo entre dos vectores.
θ=arcsin(|a⃗×b⃗||a⃗||b⃗|)θ=arcsin(|a⃗×b⃗||a⃗||b⃗|)
Paso 2
Obtén el producto vectorial.
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Paso 2.1
Se puede escribir el producto vectorial de dos vectores a⃗a⃗ y b⃗b⃗ como determinante con los vectores de unidad estándar 3R3 y los elementos de los vectores dados.
a⃗×b⃗=a⃗×b⃗=|a1a2a3b1b2b3|a⃗×b⃗=a⃗×b⃗=∣ ∣ ∣a1a2a3b1b2b3∣ ∣ ∣
Paso 2.2
Establece el determinante con los valores dados.
a⃗×b⃗=|1-12031|a⃗×b⃗=∣ ∣ ∣112031∣ ∣ ∣
Paso 2.3
Elige la fila o columna con más elementos 00. Si no hay elementos 00, elige cualquier fila o columna. Multiplica cada elemento en la fila 11 por su cofactor y suma.
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Paso 2.3.1
Considera el cuadro de signos correspondiente.
|+-+-+-+-+|∣ ∣+++++∣ ∣
Paso 2.3.2
El cofactor es el elemento menor con el signo cambiado si los índices coinciden con una posición - en el cuadro de signos.
Paso 2.3.3
El elemento menor de a11a11 es la determinante con la fila 11 y la columna 11 borradas.
|-1231|1231
Paso 2.3.4
Multiplica el elemento a11a11 por su cofactor.
|-1231|1231
Paso 2.3.5
El elemento menor de a12a12 es la determinante con la fila 11 y la columna 22 borradas.
|1201|1201
Paso 2.3.6
Multiplica el elemento a12a12 por su cofactor.
-|1201|1201
Paso 2.3.7
El elemento menor de a13a13 es la determinante con la fila 11 y la columna 33 borradas.
|1-103|1103
Paso 2.3.8
Multiplica el elemento a13a13 por su cofactor.
|1-103|1103
Paso 2.3.9
Suma los términos juntos.
a⃗×b⃗=|-1231|-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=12311201+1103
a⃗×b⃗=|-1231|-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=12311201+1103
Paso 2.4
Evalúa |-1231|1231.
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Paso 2.4.1
El determinante de una matriz 2×22×2 puede obtenerse usando la fórmula |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
a⃗×b⃗=(-11-32)-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=(1132)1201+1103
Paso 2.4.2
Simplifica el determinante.
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Paso 2.4.2.1
Simplifica cada término.
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Paso 2.4.2.1.1
Multiplica -11 por 11.
a⃗×b⃗=(-1-32)-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=(132)1201+1103
Paso 2.4.2.1.2
Multiplica -33 por 22.
a⃗×b⃗=(-1-6)-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=(16)1201+1103
a⃗×b⃗=(-1-6)-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=(16)1201+1103
Paso 2.4.2.2
Resta 66 de -11.
a⃗×b⃗=-7-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=71201+1103
a⃗×b⃗=-7-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=71201+1103
a⃗×b⃗=-7-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=71201+1103
Paso 2.5
Evalúa |1201|1201.
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Paso 2.5.1
El determinante de una matriz 2×22×2 puede obtenerse usando la fórmula |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
a⃗×b⃗=-7-(11+02)+|1-103|a⃗×b⃗=7(11+02)+1103
Paso 2.5.2
Simplifica el determinante.
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Paso 2.5.2.1
Simplifica cada término.
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Paso 2.5.2.1.1
Multiplica 11 por 11.
a⃗×b⃗=-7-(1+02)+|1-103|a⃗×b⃗=7(1+02)+1103
Paso 2.5.2.1.2
Multiplica 00 por 22.
a⃗×b⃗=-7-(1+0)+|1-103|a⃗×b⃗=7(1+0)+1103
a⃗×b⃗=-7-(1+0)+|1-103|a⃗×b⃗=7(1+0)+1103
Paso 2.5.2.2
Suma 11 y 00.
a⃗×b⃗=-7-11+|1-103|a⃗×b⃗=711+1103
a⃗×b⃗=-7-11+|1-103|a⃗×b⃗=711+1103
a⃗×b⃗=-7-11+|1-103|a⃗×b⃗=711+1103
Paso 2.6
Evalúa |1-103|1103.
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Paso 2.6.1
El determinante de una matriz 2×22×2 puede obtenerse usando la fórmula |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
a⃗×b⃗=-7-11+(13+0-1)a⃗×b⃗=711+(13+01)
Paso 2.6.2
Simplifica el determinante.
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Paso 2.6.2.1
Simplifica cada término.
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Paso 2.6.2.1.1
Multiplica 33 por 11.
a⃗×b⃗=-7-11+(3+0-1)a⃗×b⃗=711+(3+01)
Paso 2.6.2.1.2
Multiplica 00 por -11.
a⃗×b⃗=-7-11+(3+0)a⃗×b⃗=711+(3+0)
a⃗×b⃗=-7-11+(3+0)a⃗×b⃗=711+(3+0)
Paso 2.6.2.2
Suma 33 y 00.
a⃗×b⃗=-7-11+3a⃗×b⃗=711+3
a⃗×b⃗=-7-11+3a⃗×b⃗=711+3
a⃗×b⃗=-7-11+3a⃗×b⃗=711+3
Paso 2.7
Multiplica -11 por 11.
a⃗×b⃗=-7-+3a⃗×b⃗=7+3
Paso 2.8
Reescribe la respuesta.
a⃗×b⃗=(-7,-1,3)a⃗×b⃗=(7,1,3)
a⃗×b⃗=(-7,-1,3)a⃗×b⃗=(7,1,3)
Paso 3
Obtén la magnitud del producto vectorial.
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Paso 3.1
La norma es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de cada elemento en el vector.
|a⃗×b⃗|=(-7)2+(-1)2+32|a⃗×b⃗|=(7)2+(1)2+32
Paso 3.2
Simplifica.
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Paso 3.2.1
Eleva -77 a la potencia de 22.
|a⃗×b⃗|=49+(-1)2+32|a⃗×b⃗|=49+(1)2+32
Paso 3.2.2
Eleva -11 a la potencia de 22.
|a⃗×b⃗|=49+1+32|a⃗×b⃗|=49+1+32
Paso 3.2.3
Eleva 33 a la potencia de 22.
|a⃗×b⃗|=49+1+9|a⃗×b⃗|=49+1+9
Paso 3.2.4
Suma 4949 y 11.
|a⃗×b⃗|=50+9|a⃗×b⃗|=50+9
Paso 3.2.5
Suma 5050 y 99.
|a⃗×b⃗|=59|a⃗×b⃗|=59
|a⃗×b⃗|=59|a⃗×b⃗|=59
|a⃗×b⃗|=59|a⃗×b⃗|=59
Paso 4
Obtén la magnitud de a⃗a⃗.
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Paso 4.1
La norma es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de cada elemento en el vector.
|a⃗|=12+(-1)2+22|a⃗|=12+(1)2+22
Paso 4.2
Simplifica.
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Paso 4.2.1
Uno elevado a cualquier potencia es uno.
|a⃗|=1+(-1)2+22|a⃗|=1+(1)2+22
Paso 4.2.2
Eleva -11 a la potencia de 22.
|a⃗|=1+1+22|a⃗|=1+1+22
Paso 4.2.3
Eleva 22 a la potencia de 22.
|a⃗|=1+1+4|a⃗|=1+1+4
Paso 4.2.4
Suma 11 y 11.
|a⃗|=2+4|a⃗|=2+4
Paso 4.2.5
Suma 22 y 44.
|a⃗|=6|a⃗|=6
|a⃗|=6|a⃗|=6
|a⃗|=6|a⃗|=6
Paso 5
Obtén la magnitud de b⃗b⃗.
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Paso 5.1
La norma es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de cada elemento en el vector.
|b⃗|=02+32+12|b⃗|=02+32+12
Paso 5.2
Simplifica.
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Paso 5.2.1
Elevar 00 a cualquier potencia positiva da como resultado 00.
|b⃗|=0+32+12|b⃗|=0+32+12
Paso 5.2.2
Eleva 33 a la potencia de 22.
|b⃗|=0+9+12|b⃗|=0+9+12
Paso 5.2.3
Uno elevado a cualquier potencia es uno.
|b⃗|=0+9+1|b⃗|=0+9+1
Paso 5.2.4
Suma 00 y 99.
|b⃗|=9+1|b⃗|=9+1
Paso 5.2.5
Suma 99 y 11.
|b⃗|=10|b⃗|=10
|b⃗|=10|b⃗|=10
|b⃗|=10|b⃗|=10
Paso 6
Sustituye los valores en la fórmula.
θ=arcsin(59610)θ=arcsin(59610)
Paso 7
Simplifica.
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Paso 7.1
Simplifica el denominador.
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Paso 7.1.1
Combina con la regla del producto para radicales.
θ=arcsin(59610)θ=arcsin(59610)
Paso 7.1.2
Multiplica 66 por 1010.
θ=arcsin(5960)θ=arcsin(5960)
θ=arcsin(5960)θ=arcsin(5960)
Paso 7.2
Simplifica el denominador.
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Paso 7.2.1
Reescribe 6060 como 22152215.
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Paso 7.2.1.1
Factoriza 44 de 6060.
θ=arcsin(594(15))θ=arcsin(594(15))
Paso 7.2.1.2
Reescribe 44 como 2222.
θ=arcsin(592215)θ=arcsin(592215)
θ=arcsin(592215)θ=arcsin(592215)
Paso 7.2.2
Retira los términos de abajo del radical.
θ=arcsin(59215)θ=arcsin(59215)
θ=arcsin(59215)θ=arcsin(59215)
Paso 7.3
Multiplica 5921559215 por 15151515.
θ=arcsin(592151515)θ=arcsin(592151515)
Paso 7.4
Combina y simplifica el denominador.
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Paso 7.4.1
Multiplica 5921559215 por 15151515.
θ=arcsin(591521515)θ=arcsin(591521515)
Paso 7.4.2
Mueve 1515.
θ=arcsin(59152(1515))θ=arcsin59152(1515)
Paso 7.4.3
Eleva 1515 a la potencia de 11.
θ=arcsin(59152(15115))θ=arcsin59152(15115)
Paso 7.4.4
Eleva 1515 a la potencia de 11.
θ=arcsin(59152(151151))θ=arcsin59152(151151)
Paso 7.4.5
Usa la regla de la potencia aman=am+naman=am+n para combinar exponentes.
θ=arcsin(59152151+1)θ=arcsin(59152151+1)
Paso 7.4.6
Suma 11 y 11.
θ=arcsin(59152152)θ=arcsin(59152152)
Paso 7.4.7
Reescribe 152152 como 1515.
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Paso 7.4.7.1
Usa nax=axnnax=axn para reescribir 1515 como 15121512.
θ=arcsin(59152(1512)2)θ=arcsin⎜ ⎜59152(1512)2⎟ ⎟
Paso 7.4.7.2
Aplica la regla de la potencia y multiplica los exponentes, (am)n=amn(am)n=amn.
θ=arcsin(5915215122)θ=arcsin(5915215122)
Paso 7.4.7.3
Combina 1212 y 22.
θ=arcsin(591521522)θ=arcsin(591521522)
Paso 7.4.7.4
Cancela el factor común de 22.
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Paso 7.4.7.4.1
Cancela el factor común.
θ=arcsin(591521522)
Paso 7.4.7.4.2
Reescribe la expresión.
θ=arcsin(59152151)
θ=arcsin(59152151)
Paso 7.4.7.5
Evalúa el exponente.
θ=arcsin(5915215)
θ=arcsin(5915215)
θ=arcsin(5915215)
Paso 7.5
Simplifica el numerador.
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Paso 7.5.1
Combina con la regla del producto para radicales.
θ=arcsin(5915215)
Paso 7.5.2
Multiplica 59 por 15.
θ=arcsin(885215)
θ=arcsin(885215)
Paso 7.6
Multiplica 2 por 15.
θ=arcsin(88530)
Paso 7.7
Evalúa arcsin(88530).
θ=82.5824442
θ=82.5824442
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