Gegeben sind die Vektoren a, b, c∈R3.
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(a) Entscheiden Sie für jeden der folgenden Ausdrücke, ob das Ergebnis ein Skalar, ein Vektor oder nicht definiert ist:
(i) (a⋅b)⋅c
(ii) (a×b)⋅c
(iii) (a⋅b)×c
(iv) ∣a×b∣
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(b) Bestimmen Sie alle Werte von r, für die der Winkel zwischen u=2r1 und v=1−2r mindestens 90° beträgt.
(i) (a⋅b)⋅c: a⋅b ist ein Skalar s. Dann ist s⋅c ein Vektor.
(i) Vektor
(ii) (a×b)⋅c: a×b ist ein Vektor. Skalarprodukt mit c ergibt einen Skalar (Spatprodukt).
(ii) Skalar
(iii) (a⋅b)×c: a⋅b ist ein Skalar. Das Kreuzprodukt eines Skalars mit einem Vektor ist nicht definiert.
(iii) Nicht definiert
(iv) ∣a×b∣: a×b ist ein Vektor. Der Betrag eines Vektors ist ein Skalar.
(iv) Skalar
Der Winkel α zwischen u und v beträgt mindestens 90°, wenn cos(α)≤0, also wenn u⋅v≤0:
u⋅v=2⋅1+r⋅(−2)+1⋅r=2−2r+r=2−r
2−r≤0⇒r≥2
r≥2
Für r=2 stehen die Vektoren senkrecht aufeinander (α=90°). Für r>2 ist der Winkel stumpf.
| Ausdruck | Typ |
|---|
| (a⋅b)⋅c | Vektor |
| (a×b)⋅c | Skalar |
| (a⋅b)×c | Nicht definiert |
| ∥a×b∥ | Skalar |
| Winkel ≥90° | r≥2 |