Вычитание векторов

Рис. 6.32

Две различные точки A и B определяют два разных вектора – вектор \overrightarrow{AB} и вектор \overrightarrow{BA} (рис. 6.32). Эти векторы коллинеарны и равны по длине, но имеют противоположные направления. Такие векторы называются взаимно противоположными векторами.

Вектором, противоположным данному, называется вектор, имеющий с ним одинаковую длину, но противоположное направление.

Если вектор \overrightarrow{AB} (рис. 6.32) обозначен символом \vec{a}, то противоположный ему вектор \overrightarrow{BA} обозначается -\vec{a}. Поэтому символы \overrightarrow{BA} и -\overrightarrow{AB} – обозначают один и тот же вектор – вектор, противоположный вектору \overrightarrow{AB}.

Сложив противоположные векторы \overrightarrow{AB} и \overrightarrow{BA} по правилу треугольника (рис. 6.32), получим, что начало А вектора \overrightarrow{AB} и конец А вектора \overrightarrow{BA} совпадают. Поэтому суммой будет вектор \overrightarrow{AA}, вырождающийся в точку. Поскольку суммой двух векторов должен быть вектор, то вводится понятие такого вектора, начало и конец которого совпадают; длина такого вектора равна нулю.

Вектор, длина которого равна нулю, называется нулевым вектором и обозначается символом 0.

Таким образом (рис. 6.32), \overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BA}=\overrightarrow{0}, или \vec{a}+\left(-\vec{a}\right)=\vec{0}.

Нулевой вектор не имеет определенного направления, поэтому будем считать, что он сонаправлен любому вектору.

Имеет место равенство:

a+0=a.

В самом деле, левую часть равенства можно рассматривать как сумму \overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BB} (рис. 6.32), а эта сумма равна вектору \overrightarrow{AB}, т. е\vec{a}.

Разностью \vec{c}-\vec{a}векторов \vec{c} и \vec{a} называется такой вектор \vec{x}, который в сумме с вектором \vec{a} дает вектор \vec{c}. Таким образом, \vec{x}=\vec{c}-\vec{a} означает, что \vec{a}+\vec{x}=\vec{c}.

Рис. 6.33

На рисунке 6.3\vec{x}=\vec{c}-\vec{a}, так как \vec{a}+\vec{x}=\vec{c}. Ясно также, что \vec{x}=\overrightarrow{DA}+\vec{c}

Поскольку \overrightarrow{DA}=-\vec{a}, то \vec{x}=\left(-\vec{a}\right)+\vec{c}=\vec{c}+\left(-\vec{a}\right).

Следовательно,

c-a=c+-a.

Значит

для нахождения разности векторов \vec{c} и \vec{a} можно к вектору \vec{c} прибавить вектор, противоположный вектору \vec{a}.

Таким образом, чтобы найти разность \vec{c}-\vec{a}, нужно найти вектор -\vec{a}, а затем сумму \vec{c}+\left(-\vec{a}\right) или сумму \left(-\vec{a}\right)+\vec{c}.

Пример.

На рисунке 6.34 даны векторы \vec{a} и \vec{b}. Найдем вектор \vec{a}-\vec{b}. Для этого начертим еще раз вектор \vec{a} и приложим к его концу вектор -\vec{b}, противоположный вектору \vec{b}.

Суммой этих векторов и будет искомый вектор \vec{a}+\left(-\vec{b}\right)=\vec{a}-\vec{b}.

Рис. 6.34

Упражнения A

Задание 914. Противоположный вектор

Вектор-\vec{a}противоположен вектору \vec{a}. Какой вектор противоположен вектору -\vec{a}?

Ответ: вектор, противоположный вектору-\vec{a}, это вектор.

Задание 915. Противоположный вектор

Что означает равенство -\left(-\vec{a}\right)=\vec{a}?

Задание 916. Правильный шестиугольник

Выразите через векторы \vec{a}и \vec{b} на рисунке 6.29 следующие векторы.

Рис. 6.29

\overrightarrow{DE} = 

\overrightarrow{DC} = 

\overrightarrow{OB} = 

\overrightarrow{CF} = 

Задание 917. Нулевой вектор
  1. \vec{a}-\vec{0} = 
  2. \vec{0}-\vec{a} = 
Задание 918. Правило многоугольника

Начертите произвольные векторы \vec{a}\vec{b}\vec{c}\vec{d}\vec{e}\vec{f} и найдите возможно более простым способом вектор \vec{a}-\vec{b}+\vec{c}-\vec{d}+\vec{e}-\vec{f}.

Задание 919. Мальчики-бурлаки

Найдите, с какой силой и в каком направлении тянет лодку второй мальчик, если первый тянет с силой \overrightarrow{F_1}, а результирующая сила равна \overrightarrow{F}.

Рис. 6.35

Упражнения Б

Задание 920. Правильный шестиугольник

Выразите через векторы \vec{a} и \vec{b} на рисунке 6.29 следующие векторы:

Рис. 6.29

\overrightarrow{OA} = 

\overrightarrow{CE} = 

\overrightarrow{FA}+\overrightarrow{AB} = 

\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{DE} = 

Задание 921. Прямоугольный параллелепипед

На рисунке 6.31 изображен прямоугольный параллелепипед, исходящие из одной вершины ребра которого  образуют векторы\vec{a}\vec{b} и \vec{c}.

Рис. 6.31

Найдите векторы

-\vec{c} = 

-\vec{b} = 

\vec{b}-\vec{c} = 

\vec{b}-\vec{a} = 

\vec{a}-\vec{b} =