Vektorový a afinný priestor
Afinný n-rozmerný priestor
Veta o súradniciach
V predchádzajúcej kapitole sme uviedli:
Súradnice bodu afinného priestoru vzhľadom na danú afinnú sústavu súradníc sú súradnice jeho polohového vektora vzhľadom na bázu súradnicových vektorov. Teda platí
.
Súradnice bodu afinného priestoru vzhľadom na danú afinnú sústavu súradníc sú súradnice jeho polohového vektora vzhľadom na bázu súradnicových vektorov. Teda platí
.
Po zavedení súradnej sústavy môžeme nielen vektory ale aj body "sčitovať". Pravidlá, ktoré musíme pritom dodržiavať stanovuje tzv. základná
veta o súradniciach, ktorú poznáme z lineárnej algebry.
Dôkaz.
- Zrejme z vlastnosti (AP1) afinného priestoru vyplýva, že a pre začiatok súradnej sústavy bude platiť tj. odkiaľ s využitím "Tvrdenie
(operácie s bodmi), odseky b), e)" dostaneme
po úprave
.
Z definície sčítania (rozdielu) vektorov v báze dostaneme
- Z vlastnosti (AP2') afinného priestoru vyplýva, že existuje práve jeden bod
taký, že . Pre polohové vektory platí
.
Z vlastnosti sčítania vektorov dostaneme
.
Po úprave
.
Applet Tu.
Zmena repéru
Pri závádzaní lineárnej súradnicovej sústavy sa v definícii nekládla požiadavka ortonormálnosti na repér afinného priestoru . To znamená, že súradnice nejakého bodu môžeme vyjadriť aj vzhľadom na ľubovoľný iný repér. Ako určiť súradnice bodu pri zmene repéru popisuje nasledujúci príklad.
Pri závádzaní lineárnej súradnicovej sústavy sa v definícii nekládla požiadavka ortonormálnosti na repér afinného priestoru . To znamená, že súradnice nejakého bodu môžeme vyjadriť aj vzhľadom na ľubovoľný iný repér. Ako určiť súradnice bodu pri zmene repéru popisuje nasledujúci príklad.
Príklad.
Riešenie.
- Zrejme
.
Toto sú súradnice bodu vzhľadom k ortonormálnemu repéru - kanonické súradnice. Je dôležité dodržať poradie prvkov repéru . Urobte geometrickú interpretáciu. - Určiť súradnice vzhľadom k repéru znamená bod vyjadriť ako lineárnu kombináciu prvkov repéru .
Opäť treba dať pozor na poradie prvkov bázy. Musíme nájsť , pre ktoré platí:
resp.
.
Úlohu môžeme riešiť ako sústavu rovníc (vyriešte úlohu týmto spôsobom).
Poslednú rovnosť môžeme vyjadriť v maticovom tvare (vektory repéru zapisujeme do stĺpcov!):
Otvorte si dynamickú konštrukciu Tu.
Riešenie.
- Algebraické riešenie: Dosaďte do výrazu hodnoty za a dostanete súradnice .
- Grafické riešenie: Aktivujte si repér v GeoGebre Tu. Do vstupného poľa postupne zadajte , , a . Porovnajte výsledok.