Vektor

Kursus „Vektor tasandil. Joone võrrand”
Joon. 3.12

Igal sirgel on oma kindel siht ehk teisiti öeldes, iga sirge määrab mingi sihi. Nii näiteks määrab joonisel 3.12 sirge s4 põhja-lõuna sihi Paides ja igas teises kohas Eestis, kust see sirge läbi läheb. Analoogiliselt määrab sirge s1 põhja-lõuna sihi Kures­saares, s2 Haapsalus jne. Kõik paralleelsed sirged (s1, s2, ..., s8) määravad sama, põhja-lõuna sihi. Paralleelsed sirged t1, t2, t3, t4, t5, t6 määravad aga kagu-loode sihi. Seega:

igal sirgel on siht ja
​paralleelsetel sirgetel on sama siht.

Kui vaadelda lõiku, siis on ka igal lõigul siht – teda kandva sirge siht. Kui lõigud asuvad paralleelsetel sirgetel, on ka nendel lõikudel sama siht. Seega on igal lõigul siht ja pikkus.

Joon. 3.13

Määrates lõigul noolekesega suuna, saame eri omadusega lõigu, mida nimetatakse vektoriks (joon. 3.13). Seega:

vektor on suunaga varustatud (ehk suunatud) lõik.

Järelikult on vektoril siht, suund ja pikkus. Vektor sisaldab seega rohkem informatsiooni kui sirge (on vaid siht) või lõik (on siht ja pikkus). Näiteks sirge, mis läbib kaardil Tartut ja Tallinnat, näitab, millises sihis lennuk lendab. Lõik Tartu-Tallinn näitab lisaks liikumise sihile ka vahe­maad Tartust Tallinna. Vektor näitab aga lisaks eelnevatele veel liikumise suunda (kas Tartust Tallinna või vastu­pidi).

Vektorit tähistatakse kas ühe väike­tähega, mille kohal on nool (näiteks \vec{a}\vec{m}\vec{x}) või kahe suur­tähega, kus esi­kohal on vektori algus­punkt (nimetatakse ka rakendus­punktiks) ja teisel kohal vektori lõpp-punkt ning nende kohal on nool (\overrightarrow{AB}\overrightarrow{CD}\overrightarrow{MN}). Kahe tähega vektorit kirjutades näidatakse seega ka vektori suunda. Näiteks joonisel 3.13 on vektor \overrightarrow{AB} ehk vektor \vec{a}.

Vektoritega esitatakse selliseid suurusi, kus lisaks arvulisele väärtusele (seda esitab vektori pikkus) on oluline ka suund. Neid suurusi nimetatakse vektoriaalseteks suurusteks. Vektoriaalsed suurused on näiteks jõud (kui suur ning millises suunas mõjub), kiirus (kui suur ning millises suunas toimib), tuule tugevus (vektori pikkus) koos tuule suunaga.

Suurusi, mida saab esitada vaid ühe arvu abil, näiteks vanus, kauba hind, keha­temperatuur, nimetatakse skalaarseteks suurusteks ehk skalaarideks.

Joon. 3.14

Kui kahel vektoril on sama siht, siis nad asetsevad samal sirgel või paralleelsetel sirgetel. Sama­sihilisi vektoreid nimetatakse kollineaarseteks ja märgitakse sümboliga \parallel. Joonisel 3.14 on kõik kolm vektorit kollineaarsed:

\vec{a}\ \parallel\ \vec{b}\ \parallel\ \vec{c}.

Sama­sihilised vektorid võivad olla sama­suunalised, joonisel 3.14 vektorid \vec{a} ja \vec{c}, või vastas­suunalised, samal joonisel vektorid \vec{a} ja \vec{b} ning \vec{b} ja \vec{c}. Sama­suunalisuse korral kirjutatakse \vec{a}\ \uparrow\uparrow\ \vec{c}, vastas­suunalisuse korral \vec{a}\ \uparrow\downarrow\ \vec{b}.

Kaks vektorit on võrdsed, kui neil on sama siht, sama suund ja võrdne pikkus.

Joonisel 3.14 on vektorid \vec{a} ja \vec{c} võrdsed, mida märgitakse kujul \vec{a}=\vec{c}.

Paneme tähele, et matemaatikas pole vektorite võrdsuse korral oluline, milline on vektorite algus­punkt. See võib kummalgi vektoril olla erinev. Selliseid vektoreid nimetatakse vaba­vektoriteks.

Kui vektorite võrdsuse definitsioonis nõutakse, et vektorid asuksid samal sirgel, oleksid sama suuna ja pikkusega, siis on tegemist libisevate vektoritega. Vektorite algus­punkt võib libiseda piki sirget, s.t võib olla sama sirge erinevates kohtades. Selline olu­kord on näiteks kelgu vedamisel, kus nöör võib olla erineva pikkusega (joon. 3.15) samas sihis, suunas ja sama suure jõuga vedades. Rakendades aga jõu \overrightarrow{F} kelgu lõppu (vaba­vektorid), liigub kelk teisiti kui rakendus­punkti A või B korral.

Joon. 3.15

Kui vektorite võrdsuse tingimuse juurde kuulub ka ühise algus­punkti nõue, öeldakse, et tegemist on seotud vektoritega. Nii näiteks on ühest otsast kinnitatud kummi­paela venitamisel sama jõuga tulemus täiesti erinev, kui rakendada jõud kord kummi­paela kolmandiku kohale, kord aga paela lõpp-punkti.

Kooli­matemaatikas tegeletakse vaid vaba­vektoritega.

Ülesanded

Sama­suunalised on

  • vektorid a ja
  • k
  • b
  • f
  • u
  • r
  • v
  • vektorid c ja
  • k
  • b
  • f
  • u
  • r
  • v
  • vektorid e ja
  • k
  • b
  • f
  • u
  • r
  • v

Vastas­suunalised on

  • vektorid a ja
  • k
  • b
  • f
  • u
  • r
  • v
  • vektorid c ja
  • k
  • b
  • f
  • u
  • r
  • v
  • vektorid e ja
  • k
  • b
  • f
  • u
  • r
  • v
Joon. 3.16

Võrdsed on

  • vektorid a ja
  • k
  • b
  • f
  • r
  • u
  • v
  • vektorid c ja
  • k
  • b
  • f
  • r
  • u
  • v
  • vektorid e ja
  • k
  • b
  • f
  • r
  • u
  • v

Vastus. Rist­küliku külgedest saab moodustada  vektorit.

Milline neist on

  1. sama­sihiline vektoriga \overrightarrow{AB}?
    Vastus. Sama­sihiline vektoriga \overrightarrow{AB} on vektor .
  2. vastas­suunaline vektoriga \overrightarrow{AB}?
    Vastus. Vastas­suunaline vektoriga \overrightarrow{AB} on vektor .
  3. võrdne vektoriga \overrightarrow{AB}?
    Vastus. Võrdne vektoriga \overrightarrow{AB} on vektor .