Vektori, sabiranje i množenje skalarom

🎯 Cilj lekcije

Nakon ove lekcije možeš:

  • opisati pravac, smjer i intenzitet vektora
  • grafički sabrati vektore i odrediti suprotni vektor
  • objasniti kako množenje brojem mijenja dužinu i smjer

1. Razumij pojam

Vektor prikazujemo orijentisanom duži, odnosno strelicom. Vektor AB ima početak A i kraj B. Ima pravac, smjer i intenzitet (dužinu). Prava određuje pravac, a od dva moguća kretanja po njemu strelica određuje smjer.

Dva vektora su jednaka ako imaju isti pravac, smjer i dužinu, čak i kada su nacrtani na različitim mjestima. Vektori AB i BA su suprotni: iste su dužine i pravca, ali suprotnog smjera. Nulti vektor ima dužinu nula i početak mu se poklapa s krajem.

2. Poveži i objasni

Za zbir a + b prenesi početak b na kraj a, bez promjene dužine i smjera. Vektor od početka prvog do kraja drugog je zbir: to je pravilo trougla. Ako oba imaju zajednički početak, dijagonala paralelograma predstavlja zbir. Vrijedi a + b = b + a.

Za 2a zadrži smjer i udvostruči dužinu. Za (−2)a udvostruči dužinu i obrni smjer. Uopće, broj k množi dužinu s |k|; za negativan k mijenja smjer. Razlika a − b jednaka je zbiru a + (−b). Vektori su korisni za opis pomjeranja, ali dužina puta nije uvijek jednaka dužini rezultujućeg pomjeranja.

3. Istraži i provjeri pretpostavku

Prije promjene odabira predvidi rezultat. Zatim uporedi svoj odgovor s prikazom i objasni razliku.

4. Riješi korak po korak

a = (3, 0); b = (0, 2)Pređi 3 polja udesno: to je vektor a. Zatim 2 polja gore: vektor b.
O → (3, 0) → (3, 2)Nacrtaj a od početne tačke O, a b od kraja a. Sačuvaj njegove 2 jedinice dužine i smjer.
→OT = a + b = (3, 2)Spoji O s konačnom tačkom T. Vektor OT je a + b: ukupno pomjeranje je 3 udesno i 2 gore.
a + b=b + aProvjeri obrnutim redom: 2 gore pa 3 udesno završava u istoj tački. Put ima 5 jedinica, ali pomjeranje nije put duž dvije stranice.

5. Primijeni znanje

Primjer: Vektor a predstavlja pomjeranje 2 polja udesno i 1 gore. Vektor 3a znači 6 polja udesno i 3 gore, a −a znači 2 ulijevo i 1 dolje. Zbir a + (−a) daje nulti vektor. Kada nacrtaš isti vektor od drugog početka, on ostaje jednak: bitni su pravac, smjer i dužina.

6. Vježbaj i obrazloži

Na kvadratnoj mreži nacrtaj a: 4 desno i 1 gore, b: 2 lijevo i 3 gore. Grafički odredi a + b, a − b i −2b.

Provjeri pomjeranja

a + b: 2 desno i 4 gore. a − b: 6 desno i 2 dolje. −2b: 4 desno i 6 dolje. U svakom crtežu provjeri krajnju tačku.

7. Česte greške

⚠️ Zastani i provjeri
  • Pravac i smjer nisu isto.
  • Pri prenošenju vektora nemoj ga okretati ili mijenjati dužinu.
  • Zbir dužina vektora obično nije dužina njihovog zbira.

Množenje vektora brojem bez nagađanja

Broj kojim množiš vektor zove se skalar. Za pozitivan skalar zadrži smjer, za negativan ga obrni, a dužinu pomnoži apsolutnom vrijednošću skalara. Za k = 0 dobijaš nulti vektor; njemu ne pridružujemo smjer nenultog vektora. Pomjeranja možeš provjeriti brojanjem kvadratića, bez računanja dužine dijagonale.

Množenje vektora skalarom — korak po korak

Primjer 1

Vektor a pomjera 2 polja desno i 1 gore. Nacrtaj 3a.

a: 2 desno, 1 gore; k = 3Skalar je pozitivan: smjer se čuva.
3a: 6 desno, 3 goreOba dijela pomjeranja pomnoži sa 3.
|3a| = 3|a|Tri uzastopne kopije a daju vektor tri puta veće dužine.

Primjer 2

Vektor b pomjera 3 polja lijevo i 2 gore. Nacrtaj −2b.

b: 3 lijevo, 2 gore; k = −2Prvo prepoznaj i veličinu skalara i njegov znak.
−b: 3 desno, 2 doljeNegativan znak obrće smjer cijelog pomjeranja.
−2b: 6 desno, 4 doljeSada udvostruči dužinu.
|−2b| = 2|b|Dužina je pozitivna; minus opisuje smjer, a ne negativnu dužinu.

Primjer 3

Vektor c pomjera 4 polja desno i 2 dolje. Nacrtaj (1/2)c i 0c.

(1/2)c: 2 desno, 1 doljePozitivan faktor manji od 1 skraćuje vektor.
|(1/2)c| = (1/2)|c|Smjer je isti, dužina upola manja.
0c = 0; |0c| = 0Početak i kraj nultog vektora su ista tačka. Ne crtaj strelicu proizvoljnog smjera.
Pokušaj samostalno

Za a koji pomjera 2 lijevo i 4 gore nacrtaj −a, (1/2)a i −(1/2)a. Provjeri da li zbir posljednja dva daje nulti vektor.

Provjeri i obrazloži

−a pomjera 2 desno i 4 dolje; (1/2)a pomjera 1 lijevo i 2 gore; −(1/2)a pomjera 1 desno i 2 dolje. Posljednja dva su suprotna, pa je njihov zbir nulti vektor.

Riješeni zadaci — korak po korak

Prati postupak red po red. Komentar uz svaki red objašnjava šta radiš. Prvo pokušaj samostalno, pa otkrij sljedeći korak.

Vektor određen dvjema tačkama

Primjer 1

Odredi komponente vektora AB ako je A(1, 2) i B(5, 3).

Δx = 5 − (1) = 4Od x-koordinate kraja oduzmi x-koordinatu početka.
Δy = 3 − (2) = 1Isto uradi sa y-koordinatama.
→AB=(4, 1)Redoslijed A pa B određuje smjer; obrnuti vektor ima suprotne komponente.

Primjer 2

Odredi komponente vektora AB ako je A(−2, 4) i B(1, 1).

Δx = 1 − (−2) = 3Od x-koordinate kraja oduzmi x-koordinatu početka.
Δy = 1 − (4) = −3Isto uradi sa y-koordinatama.
→AB=(3, −3)Redoslijed A pa B određuje smjer; obrnuti vektor ima suprotne komponente.

Primjer 3

Odredi komponente vektora AB ako je A(3, −1) i B(3, 4).

Δx = 3 − (3) = 0Od x-koordinate kraja oduzmi x-koordinatu početka.
Δy = 4 − (−1) = 5Isto uradi sa y-koordinatama.
→AB=(0, 5)Redoslijed A pa B određuje smjer; obrnuti vektor ima suprotne komponente.

Sabiranje vektora

Primjer 1

Za u = (2, 1) i v = (3, 2) odredi u + v.

u + v=(2 + (3), 1 + (2))Računaj sa odgovarajućim komponentama.
u + v=(5, 3)Primijeni pravila računanja sa cijelim brojevima.
Grafički: pravilo trouglaDrugi vektor prenesi tako da njegov početak bude u kraju prvog.

Primjer 2

Za u = (−1, 4) i v = (2, −3) odredi u + v.

u + v=(−1 + (2), 4 + (−3))Računaj sa odgovarajućim komponentama.
u + v=(1, 1)Primijeni pravila računanja sa cijelim brojevima.
Grafički: pravilo trouglaDrugi vektor prenesi tako da njegov početak bude u kraju prvog.

Primjer 3

Za u = (3, −2) i v = (−3, 2) odredi u + v.

u + v=(3 + (−3), −2 + (2))Računaj sa odgovarajućim komponentama.
u + v=(0, 0)Primijeni pravila računanja sa cijelim brojevima.
Grafički: pravilo trouglaDrugi vektor prenesi tako da njegov početak bude u kraju prvog.

Oduzimanje vektora

Primjer 1

Za u = (2, 1) i v = (3, 2) odredi u − v.

u − v=(2 − (3), 1 − (2))Računaj sa odgovarajućim komponentama.
u − v=(−1, −1)Primijeni pravila računanja sa cijelim brojevima.
u − v=u + (−v)Za oduzimanje saberi prvi vektor sa suprotnim drugim vektorom.

Primjer 2

Za u = (−1, 4) i v = (2, −3) odredi u − v.

u − v=(−1 − (2), 4 − (−3))Računaj sa odgovarajućim komponentama.
u − v=(−3, 7)Primijeni pravila računanja sa cijelim brojevima.
u − v=u + (−v)Za oduzimanje saberi prvi vektor sa suprotnim drugim vektorom.

Primjer 3

Za u = (3, −2) i v = (−3, 2) odredi u − v.

u − v=(3 − (−3), −2 − (2))Računaj sa odgovarajućim komponentama.
u − v=(6, −4)Primijeni pravila računanja sa cijelim brojevima.
u − v=u + (−v)Za oduzimanje saberi prvi vektor sa suprotnim drugim vektorom.

8. Provjeri znanje

1. Za nenulti vektor a, vektori a i −a imaju:

2. Kako dobiti a + b?

3. Šta čini −3a ako je a nenulti vektor?

Svaki pokušaj ti pokazuje šta već razumiješ. Ako zapneš, ponovi objašnjenje i riješeni primjer prije novog pokušaja.

Veza s kurikulumom

Osnovni program 7. razreda: Matematika — službeni predmetni kurikulum KS, štampana str. 33. Ciljevi iznad su učeniku prilagođena objašnjenja, a ne službene šifre ishoda.