Räkna med vektorer

Eftersom en vektor har både en riktning och en storlek så måste man hålla koll på båda parametrarna när man räknar med vektorer.

Produkten av en skalär och en vektor

Om vi multiplicerar en vektor med en positiv skalär behåller vektorn riktningen, men den får en ny längd. Multiplicerar vi vektorn med 3 så kommer vektorn bli tre gånger längre.

vektorer

Vi kan använda ett exempel med en kraft för att förklara detta. En kraft har både en längd (hur stor kraften är) och en riktning. Om vi tredubblar en kraft så kommer den bli tre gånger så lång (efter som den blir tre gånger så stor), men den kommer behålla samma riktning.

Om vi multiplicerar en vektor med ett negativt tal kommer den nya vektorn få motsatt riktning och en ny längd. Multiplicerar vi vektorn med -3 så kommer vektorn bli tre gånger längre.

vektorer

Addition av vektorer

När man adderar två vektorer så ändras både riktning och längd. Termerna i en vektoraddition kallas för komposanter och summan för resultant. Summan av två vektorer blir diagonalen i det parallellogram som bildas av de två vektorerna.

vektoraddition

Man kan se det som att man parallellflyttar den ena vektorn så att dess starpunkt sammanfaller med den andras slutpunkt. Då kommer summan av de två vektorerna vara den vektor som kan dras mellan dem.

vektoraddition

Subtraktion av vektorer

Precis som att vi kunde se det som att vi la till ett negativt tal när vi subtraherade tal så kan vi se det som att istället för att vi subtraherar en vektor så adderar vi motsvarande negativa vektor

\\\overrightarrow{c}=\overrightarrow{a}- \overrightarrow{b}=\overrightarrow{a}+\overrightarrow{(-b)}\\

Det här får vi göra eftersom att om vi multiplicerar en vektor med (-1) så kommer vi få en vektor med exakt samma längd men motsatt riktning.

motsatt vektor

Med andra ord om vi vill se det med bilder. Om vi vill veta differensen mellan vektorerna a och b i bilden nedan

vektorsubtraktion

Börjar vi med att tolka om det så vi istället vill ha summan av a och den motsatta vektorn till b.

vektorsubtraktion

Därefter parallellförflyttar man den ena vektorn så att de ligger så att den ena vektorns slutpunkt är densamma som den andra vektorns startpunkt (precis som vid addition av vektorer)

vektorsubtraktion

Den vektorn som bildas mellan vektor a:s startpunkt och vektor b:s slutpunkt är summan av vektorerna.

vektorsubtraktion

Dvs:

\\\overrightarrow{c}=\overrightarrow{a}- \overrightarrow{b}=\overrightarrow{a}+ \overrightarrow{(-b)}\\

Vektorer i koordinatform

Vi beskrev i kapitlet om vektorer att en vektor som har längden 1 och som har samma riktning som axlarna i ett koordinatsystemet kallas för enhetsvektorer. Vi kan använda enhetsvektorerna för att uttrycka andra vektorer med deras koordinater. Om vi ser vektorn a som resultanten till två komposanter ax och ay som är parallella med koordinataxeln så kan vi beräkna vektorns koordinater.

vektor koordinater

\\\overrightarrow{a}=\overrightarrow{a_{x}}+\overrightarrow{a_{y}}=2\cdot \overrightarrow{e_{x}}+3\cdot \overrightarrow{e_{y}}=(2,\ 3)\\

Vill man addera två vektorer i koordinatform kan man addera de två vektorernas respektive komposanter

\\\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}=(a_{x}.\ a_{y})+(b_{x},\ b_{y})=(a_{x}+b_{x},\ a_{y}+b_{y})\\

Exempel.

Vi har de två vektorerna

\\\overrightarrow{a}=(2,\ 3)\\\overrightarrow{b}=(3,\,1)\\

Och vi vill ha reda på vad resultanten till de båda vektorerna har för koordinater

\\\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}=(2,\ 3)+(3,\ 1)=(2+3,\ 3+1)=(5,\ 4)\\

Sammanfattning av räkneregler för vektorer

\\Addition\\\overrightarrow{a}+\overrightarrow{b}=(a_{x},\ a_{y})+(b_{x},\ b_{y})=(a_{x}+b_{x},\ a_{y}+b_{y})\\\\Subtraktion\\\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}=(a_{x},\ a_{y})-(b_{x},\ b_{y})=(a_{x}-b_{x},\ a_{y}-b_{y})\\\\Multiplikation\ av\ skal\ddot{a}r\\s\cdot \overrightarrow{a}=s\cdot (a_{x},\ a_{y})=(ka_{x},\ ka_{y})\\