Линейная алгебра

Векторы

Длина вектора, скалярное произведение, угол между векторами и координатные расчеты.

25 формул

Таблица формул

Формула Запись Тема Для чего нужна
Расстояние между точками в декартовых координатах $d=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}$ Прямые, плоскости Формула находит длину отрезка между двумя точками по их координатам и является координатной записью теоремы Пифагора. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Середина отрезка по координатам $M\left(\frac{x_1+x_2}{2},\frac{y_1+y_2}{2}\right)$ Прямые, плоскости Координаты середины отрезка равны средним арифметическим соответствующих координат его концов. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Деление отрезка в заданном отношении $P\left(\frac{n x_1+m x_2}{m+n},\frac{n y_1+m y_2}{m+n}\right),\quad AP:PB=m:n$ Прямые, плоскости Формула дает координаты точки, которая делит отрезок между A и B в отношении m:n, с большим весом у противоположного конца. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Вектор между двумя точками $\overrightarrow{AB}=(x_B-x_A,\,y_B-y_A)$ Прямые, плоскости Координаты вектора из A в B равны разности координат конца и начала. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Длина вектора по координатам $\|a\|=\sqrt{a_x^2+a_y^2}$ Прямые, плоскости Длина вектора на плоскости вычисляется как корень из суммы квадратов его координат. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Скалярное произведение в координатах $a\cdot b=a_x b_x+a_y b_y$ Прямые, плоскости Скалярное произведение в координатах равно сумме произведений соответствующих координат. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Угол между векторами в координатах $\cos\varphi=\frac{a_xb_x+a_yb_y}{\sqrt{a_x^2+a_y^2}\sqrt{b_x^2+b_y^2}}$ Прямые, плоскости Косинус угла между двумя ненулевыми векторами равен их скалярному произведению, деленному на произведение длин. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Уравнение прямой через две точки $\frac{x-x_1}{x_2-x_1}=\frac{y-y_1}{y_2-y_1}$ Прямые, плоскости Уравнение прямой через две точки фиксирует равенство отношений координатных приращений для любой точки этой прямой. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Угловой коэффициент прямой по двум точкам $k=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}$ Прямые, плоскости Угловой коэффициент показывает, насколько меняется y при увеличении x на одну единицу. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Расстояние от точки до прямой на плоскости $d=\frac{|Ax_0+By_0+C|}{\sqrt{A^2+B^2}},\quad Ax+By+C=0$ Прямые, плоскости Расстояние от точки до прямой равно модулю подстановки точки в нормированное общее уравнение прямой. Это базовая страница аналитической геометрии: она помогает перейти от рисунка к вычислению и обратно без потери геометрического смысла.
Расстояние между двумя точками в пространстве $d=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2+(z_2-z_1)^2}$ Прямые, плоскости Расстояние между точками A и B в трехмерной системе координат находится как длина разностного вектора координат по всем осям.
Вектор между двумя точками в пространстве $\vec{AB}=(x_2-x_1, y_2-y_1, z_2-z_1)$ Прямые, плоскости Вектор между точками A и B в 3D строится как разность их координат по каждой оси. Формула "Вектор между двумя точками в пространстве" переводит пространственную геометрию на язык координат и помогает работать с объектами в 3D без неоднозначности рисунка.
Объем параллелепипеда через смешанное произведение $V=|\vec a\cdot(\vec b\times\vec c)|$ Прямые, плоскости Объем параллелепипеда, построенного на трех векторах, равен модулю скалярного тройного произведения. Формула "Объем параллелепипеда через смешанное произведение" переводит пространственную геометрию на язык координат и помогает работать с объектами в 3D без неоднозначности рисунка.
Компланарность четырех точек через смешанное произведение $V=\left|\vec{AB}\cdot(\vec{AC}\times\vec{AD})\right|=0$ Прямые, плоскости Четыре точки A, B, C, D лежат в одной плоскости тогда и только тогда, когда смешанное произведение соответствующих трех направляющих векторов равно нулю.
Уравнение плоскости через три точки через определитель $\left|\begin{matrix}x & y & z & 1\\x_1 & y_1 & z_1 & 1\\x_2 & y_2 & z_2 & 1\\x_3 & y_3 & z_3 & 1\end{matrix}\right|=0$ Прямые, плоскости Уравнение плоскости через три неколлинеарные точки получают из равенства нулю определителя, составленного по координатам этих точек и произвольной точки плоскости.
Нормаль плоскости через векторное произведение $\vec n=(\overrightarrow{AB})\times(\overrightarrow{AC})$ Прямые, плоскости Нормаль к плоскости можно найти как векторное произведение двух неколлинеарных направлений, лежащих в этой плоскости. Она нужна для построения уравнений плоскостей, расстояний и углов в пространственных координатных задачах.
Расстояние между скрещивающимися прямыми $d=\frac{|(\vec p_2-\vec p_1)\cdot(\vec u\times\vec v)|}{\|\vec u\times\vec v\|}$ Прямые, плоскости Расстояние между скрещивающимися прямыми равно модулю смешанного произведения соединяющего вектора и двух направлений, деленному на длину их векторного произведения.
Расстояние между параллельными плоскостями $d=\frac{|D_2-D_1|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}},\quad Ax+By+Cz+D_1=0,\ Ax+By+Cz+D_2=0$ Прямые, плоскости Если две плоскости параллельны и приведены к одной нормали, расстояние между ними равно модулю разности свободных членов, деленному на длину нормали.
Сфера по концам диаметра $(x-x_1)(x-x_2)+(y-y_1)(y-y_2)+(z-z_1)(z-z_2)=0$ Прямые, плоскости Сфера по концам диаметра задается условием прямого угла: точка сферы видит отрезок между концами диаметра под углом 90 градусов.
Длина вектора в Rn $\|x\|=\sqrt{x_1^2+x_2^2+\dots+x_n^2}$ Матрицы, определители Длина вектора в евклидовом пространстве показывает, насколько далеко точка с координатами вектора находится от начала координат. Формула обобщает теорему Пифагора на любое число координат.
Скалярное произведение векторов $a\cdot b=\sum_{i=1}^{n}a_i b_i$ Матрицы, определители Скалярное произведение складывает попарные произведения координат двух векторов и дает число. Через него находят длину, угол между векторами, ортогональность и проекции.
Косинус угла между векторами $\cos\varphi=\frac{a\cdot b}{\|a\|\,\|b\|}$ Матрицы, определители Косинус угла между двумя ненулевыми векторами равен скалярному произведению, деленному на произведение их длин. Формула переводит координаты в геометрический угол.
Ортогональность векторов через скалярное произведение $u\cdot v=0$ Матрицы, определители Два вектора ортогональны, если их скалярное произведение равно нулю. В евклидовом пространстве это означает взаимную перпендикулярность направлений и дает алгебраический способ проверять прямые углы.
Норма вектора через скалярное произведение $\|v\|=\sqrt{v\cdot v}$ Матрицы, определители Длина вектора в евклидовом пространстве равна квадратному корню из его скалярного произведения с самим собой. Формула связывает геометрическую длину с алгебраической операцией над координатами.
Ортогональная проекция на прямую $\operatorname{proj}_{u}v=\frac{v\cdot u}{u\cdot u}u$ Матрицы, определители Ортогональная проекция вектора v на прямую, заданную ненулевым вектором u, равна такому кратному u, что остаток v-proj_u v перпендикулярен прямой.