Algèbre linéaire Exemples

Déterminer l’angle entre les vecteurs à l’aide du produit en croix
(1,-1,2)(1,1,2) , (0,3,1)(0,3,1)
Étape 1
Utilisez la formule du produit en croix pour déterminer l’angle entre deux vecteurs.
θ=arcsin(|a⃗×b⃗||a⃗||b⃗|)θ=arcsin(|a⃗×b⃗||a⃗||b⃗|)
Étape 2
Déterminez le produit en croix.
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Étape 2.1
Le produit en croix de deux vecteurs a⃗a⃗ et b⃗b⃗ peut être écrit comme un déterminant avec les vecteurs d’unités standard de 3R3 et les éléments des vecteurs donnés.
a⃗×b⃗=a⃗×b⃗=|a1a2a3b1b2b3|a⃗×b⃗=a⃗×b⃗=∣ ∣ ∣a1a2a3b1b2b3∣ ∣ ∣
Étape 2.2
Définissez le déterminant avec les valeurs données.
a⃗×b⃗=|1-12031|a⃗×b⃗=∣ ∣ ∣112031∣ ∣ ∣
Étape 2.3
Choisissez la ligne ou la colonne avec le plus d’éléments 00. S’il n’y a aucun élément 00, choisissez la ligne ou la colonne que vous voulez. Multipliez chaque élément de la ligne 11 par son cofacteur et ajoutez.
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Étape 2.3.1
Utilisez le tableau de signes correspondant.
|+-+-+-+-+|∣ ∣+++++∣ ∣
Étape 2.3.2
Le cofacteur est le mineur avec le signe modifié si les indices correspondent à une position - sur le tableau de signes.
Étape 2.3.3
Le mineur pour a11a11 est le déterminant dont la ligne 11 et la colonne 11 sont supprimées.
|-1231|1231
Étape 2.3.4
Multipliez l’élément a11a11 par son cofacteur.
|-1231|1231
Étape 2.3.5
Le mineur pour a12a12 est le déterminant dont la ligne 11 et la colonne 22 sont supprimées.
|1201|1201
Étape 2.3.6
Multipliez l’élément a12a12 par son cofacteur.
-|1201|1201
Étape 2.3.7
Le mineur pour a13a13 est le déterminant dont la ligne 11 et la colonne 33 sont supprimées.
|1-103|1103
Étape 2.3.8
Multipliez l’élément a13a13 par son cofacteur.
|1-103|1103
Étape 2.3.9
Additionnez les termes entre eux.
a⃗×b⃗=|-1231|-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=12311201+1103
a⃗×b⃗=|-1231|-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=12311201+1103
Étape 2.4
Évaluez |-1231|1231.
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Étape 2.4.1
Le déterminant d’une matrice 2×22×2 peut être déterminé en utilisant la formule |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
a⃗×b⃗=(-11-32)-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=(1132)1201+1103
Étape 2.4.2
Simplifiez le déterminant.
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Étape 2.4.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 2.4.2.1.1
Multipliez -11 par 11.
a⃗×b⃗=(-1-32)-|1201|+|1-103|a⃗×b⃗=(132)1201+1103
Étape 2.4.2.1.2
Multipliez -33 par 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
Étape 2.4.2.2
Soustrayez 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
Étape 2.5
Évaluez |1201|1201.
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Étape 2.5.1
Le déterminant d’une matrice 2×22×2 peut être déterminé en utilisant la formule |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
a⃗×b⃗=-7-(11+02)+|1-103|a⃗×b⃗=7(11+02)+1103
Étape 2.5.2
Simplifiez le déterminant.
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Étape 2.5.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 2.5.2.1.1
Multipliez 11 par 11.
a⃗×b⃗=-7-(1+02)+|1-103|a⃗×b⃗=7(1+02)+1103
Étape 2.5.2.1.2
Multipliez 00 par 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
Étape 2.5.2.2
Additionnez 11 et 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
Étape 2.6
Évaluez |1-103|1103.
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Étape 2.6.1
Le déterminant d’une matrice 2×22×2 peut être déterminé en utilisant la formule |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
a⃗×b⃗=-7-11+(13+0-1)a⃗×b⃗=711+(13+01)
Étape 2.6.2
Simplifiez le déterminant.
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Étape 2.6.2.1
Simplifiez chaque terme.
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Étape 2.6.2.1.1
Multipliez 3 par 1.
a⃗×b⃗=-7-11+(3+0-1)
Étape 2.6.2.1.2
Multipliez 0 par -1.
a⃗×b⃗=-7-11+(3+0)
a⃗×b⃗=-7-11+(3+0)
Étape 2.6.2.2
Additionnez 3 et 0.
a⃗×b⃗=-7-11+3
a⃗×b⃗=-7-11+3
a⃗×b⃗=-7-11+3
Étape 2.7
Multipliez -1 par 1.
a⃗×b⃗=-7-+3
Étape 2.8
Réécrivez la réponse.
a⃗×b⃗=(-7,-1,3)
a⃗×b⃗=(-7,-1,3)
Étape 3
Déterminez l’amplitude du produit en croix.
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Étape 3.1
La norme est la racine carrée de la somme des racines de chaque élément dans le vecteur.
|a⃗×b⃗|=(-7)2+(-1)2+32
Étape 3.2
Simplifiez
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Étape 3.2.1
Élevez -7 à la puissance 2.
|a⃗×b⃗|=49+(-1)2+32
Étape 3.2.2
Élevez -1 à la puissance 2.
|a⃗×b⃗|=49+1+32
Étape 3.2.3
Élevez 3 à la puissance 2.
|a⃗×b⃗|=49+1+9
Étape 3.2.4
Additionnez 49 et 1.
|a⃗×b⃗|=50+9
Étape 3.2.5
Additionnez 50 et 9.
|a⃗×b⃗|=59
|a⃗×b⃗|=59
|a⃗×b⃗|=59
Étape 4
Déterminez la valeur absolue de a⃗.
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Étape 4.1
La norme est la racine carrée de la somme des racines de chaque élément dans le vecteur.
|a⃗|=12+(-1)2+22
Étape 4.2
Simplifiez
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Étape 4.2.1
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
|a⃗|=1+(-1)2+22
Étape 4.2.2
Élevez -1 à la puissance 2.
|a⃗|=1+1+22
Étape 4.2.3
Élevez 2 à la puissance 2.
|a⃗|=1+1+4
Étape 4.2.4
Additionnez 1 et 1.
|a⃗|=2+4
Étape 4.2.5
Additionnez 2 et 4.
|a⃗|=6
|a⃗|=6
|a⃗|=6
Étape 5
Déterminez la valeur absolue de b⃗.
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Étape 5.1
La norme est la racine carrée de la somme des racines de chaque élément dans le vecteur.
|b⃗|=02+32+12
Étape 5.2
Simplifiez
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Étape 5.2.1
L’élévation de 0 à toute puissance positive produit 0.
|b⃗|=0+32+12
Étape 5.2.2
Élevez 3 à la puissance 2.
|b⃗|=0+9+12
Étape 5.2.3
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
|b⃗|=0+9+1
Étape 5.2.4
Additionnez 0 et 9.
|b⃗|=9+1
Étape 5.2.5
Additionnez 9 et 1.
|b⃗|=10
|b⃗|=10
|b⃗|=10
Étape 6
Remplacez les valeurs dans la formule.
θ=arcsin(59610)
Étape 7
Simplifiez
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Étape 7.1
Simplifiez le dénominateur.
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Étape 7.1.1
Associez en utilisant la règle de produit pour les radicaux.
θ=arcsin(59610)
Étape 7.1.2
Multipliez 6 par 10.
θ=arcsin(5960)
θ=arcsin(5960)
Étape 7.2
Simplifiez le dénominateur.
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Étape 7.2.1
Réécrivez 60 comme 2215.
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Étape 7.2.1.1
Factorisez 4 à partir de 60.
θ=arcsin(594(15))
Étape 7.2.1.2
Réécrivez 4 comme 22.
θ=arcsin(592215)
θ=arcsin(592215)
Étape 7.2.2
Extrayez les termes de sous le radical.
θ=arcsin(59215)
θ=arcsin(59215)
Étape 7.3
Multipliez 59215 par 1515.
θ=arcsin(592151515)
Étape 7.4
Associez et simplifiez le dénominateur.
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Étape 7.4.1
Multipliez 59215 par 1515.
θ=arcsin(591521515)
Étape 7.4.2
Déplacez 15.
θ=arcsin(59152(1515))
Étape 7.4.3
Élevez 15 à la puissance 1.
θ=arcsin(59152(15115))
Étape 7.4.4
Élevez 15 à la puissance 1.
θ=arcsin(59152(151151))
Étape 7.4.5
Utilisez la règle de puissance aman=am+n pour associer des exposants.
θ=arcsin(59152151+1)
Étape 7.4.6
Additionnez 1 et 1.
θ=arcsin(59152152)
Étape 7.4.7
Réécrivez 152 comme 15.
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Étape 7.4.7.1
Utilisez nax=axn pour réécrire 15 comme 1512.
θ=arcsin(59152(1512)2)
Étape 7.4.7.2
Appliquez la règle de puissance et multipliez les exposants, (am)n=amn.
θ=arcsin(5915215122)
Étape 7.4.7.3
Associez 12 et 2.
θ=arcsin(591521522)
Étape 7.4.7.4
Annulez le facteur commun de 2.
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Étape 7.4.7.4.1
Annulez le facteur commun.
θ=arcsin(591521522)
Étape 7.4.7.4.2
Réécrivez l’expression.
θ=arcsin(59152151)
θ=arcsin(59152151)
Étape 7.4.7.5
Évaluez l’exposant.
θ=arcsin(5915215)
θ=arcsin(5915215)
θ=arcsin(5915215)
Étape 7.5
Simplifiez le numérateur.
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Étape 7.5.1
Associez en utilisant la règle de produit pour les radicaux.
θ=arcsin(5915215)
Étape 7.5.2
Multipliez 59 par 15.
θ=arcsin(885215)
θ=arcsin(885215)
Étape 7.6
Multipliez 2 par 15.
θ=arcsin(88530)
Étape 7.7
Évaluez arcsin(88530).
θ=82.5824442
θ=82.5824442
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