Start › Klasy › Klasa 3 LO › Wektory — zastosowania

Wektory — zastosowania

Klasa 3 LO — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

✍Zadania dodatkowe 41

Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.

Zadanie nr PR14.2

Oblicz pole trójkąta o wierzchołkach $A=(0,0)$, $B=(4,1)$, $C=(1,3)$.

Zadanie nr PR14.7

Punkty $A=(-1,2)$ i $B=(5,4)$ są wierzchołkami trójkąta równoramiennego $ABC$, w którym $|AC|=|BC|$. Wierzchołek $C$ leży na prostej $y=x-3$. Oblicz współrzędne punktu $C$ i pole trójkąta $ABC$.

Zadanie nr PR14.8

Dane są punkty $A=(1,2)$ i $B=(4,6)$. Wyznacz współrzędne punktu $C$ takiego, że trójkąt $ABC$ jest prostokątny z kątem prostym przy wierzchołku $A$ i $|AC|=10$. Oblicz pole trójkąta $ABC$.

Zadanie nr PR14.9

Oblicz miarę kąta ostrego między prostymi $y=2x$ oraz $y=-3x+1$.

Zadanie nr 1

Wektor o początku $A=(1,\,2)$ i końcu $B=(5,\,7)$ ma współrzędne:

A $[6,\,9]$
B $[4,\,5]$
C $[-4,-5]$
D $[5,\,14]$
Zadanie nr 2

Oblicz $\vec{u}+\vec{v}$, gdy $\vec{u}=[3,-1]$ i $\vec{v}=[2,\,5]$.

Zadanie nr 3

Oblicz długość wektora $\vec{u}=[6,\,8]$.

Zadanie nr 4

Iloczyn skalarny wektorów $[2,\,3]$ i $[4,-1]$ wynosi:

A $[8,-3]$
B $11$
C $5$
D $-5$
Zadanie nr 5

Oblicz $3\vec{u}$, gdy $\vec{u}=[-2,\,4]$.

Zadanie nr 6

Wektory są prostopadłe dokładnie wtedy, gdy ich iloczyn skalarny:

A wynosi $0$
B wynosi $1$
C jest dodatni
D jest ujemny
Zadanie nr 7

Sprawdź, czy wektory $\vec{u}=[3,\,4]$ i $\vec{v}=[-8,\,6]$ są prostopadłe.

Zadanie nr 8

Oblicz $\vec{u}-\vec{v}$ oraz $|\vec{u}-\vec{v}|$, gdy $\vec{u}=[7,\,3]$ i $\vec{v}=[4,-1]$.

Zadanie nr 9

Wektory $[2,\,6]$ i $[1,\,3]$ są:

A prostopadłe
B przeciwne
C równe
D równoległe
Zadanie nr 10

Punkt $A=(2,\,1)$ przesunięto o wektor $\vec{u}=[5,-3]$. Podaj współrzędne obrazu punktu $A$.

Zadanie nr 11

Wektor $\vec{u}=[a,\,3]$ jest prostopadły do $\vec{v}=[6,\,2]$. Wtedy $a$ wynosi:

A $1$
B $-1$
C $3$
D $-3$
Zadanie nr 12

Oblicz $2\vec{u}-3\vec{v}$, gdy $\vec{u}=[1,\,4]$ i $\vec{v}=[2,-1]$.

Zadanie nr 13

Oblicz kąt między wektorami $\vec{u}=[1,\,0]$ i $\vec{v}=[1,\,1]$.

Zadanie nr 14

Iloczyn skalarny wektora ze sobą, czyli $\vec{u}\circ\vec{u}$, jest równy:

A $|\vec{u}|$
B $0$
C $|\vec{u}|^2$
D $2|\vec{u}|$
Zadanie nr 15

Punkty $A=(1,\,1)$, $B=(4,\,2)$, $C=(5,\,5)$ są trzema wierzchołkami równoległoboku $ABCD$. Wyznacz współrzędne punktu $D$.

Zadanie nr 16

Jeśli iloczyn skalarny dwóch niezerowych wektorów jest ujemny, to kąt między nimi jest:

A rozwarty
B ostry
C prosty
D zerowy
Zadanie nr 17

Oblicz kąt między wektorami $\vec{u}=[1,\,\sqrt3]$ i $\vec{v}=[\sqrt3,\,1]$.

Zadanie nr 18

Dane są punkty $A=(0,\,0)$, $B=(4,\,0)$, $C=(4,\,3)$. Wykaż, że trójkąt $ABC$ jest prostokątny, korzystając z iloczynu skalarnego, i oblicz jego pole.

Zadanie nr 19

Wyznacz wektor jednostkowy o tym samym kierunku i zwrocie co $\vec{u}=[3,-4]$.

Zadanie nr 20

Dane są wektory $\vec{u}=[2,\,1]$ i $\vec{v}=[m,\,4]$. Dla jakiej wartości $m$ wektory są równoległe, a dla jakiej prostopadłe?

Zadanie nr 1

Dane są punkty $A=(2,\,3)$ i $B=(7,\,8)$. Wyznacz współrzędne wektora $\vec{AB}$.

A $[9,\,11]$
B $[-5,\,-5]$
C $[5,\,5]$
D $[14,\,24]$
Zadanie nr 2

Oblicz długość wektora $\vec{u}=[6,\,8]$.

Zadanie nr 3

Dane są wektory $\vec{u}=[3,\,-2]$ i $\vec{v}=[1,\,5]$. Oblicz $\vec{u}+\vec{v}$ oraz $\vec{u}-\vec{v}$.

Zadanie nr 4

Oblicz iloczyn skalarny wektorów $\vec{u}=[2,\,3]$ i $\vec{v}=[4,\,-1]$.

A $5$
B $[8,\,-3]$
C $11$
D $-5$
Zadanie nr 5

Dla wektora $\vec{u}=[4,\,-3]$ oblicz $2\vec{u}$ oraz $-\vec{u}$.

Zadanie nr 6

Wektory $\vec{u}$ i $\vec{v}$ są prostopadłe wtedy i tylko wtedy, gdy:

A mają równe długości
B ich iloczyn skalarny wynosi zero
C ich suma jest wektorem zerowym
D jeden jest wielokrotnością drugiego
Zadanie nr 7

Sprawdź, czy wektory $\vec{u}=[3,\,4]$ i $\vec{v}=[-4,\,3]$ są prostopadłe.

Zadanie nr 8

Wyznacz współrzędne punktu $B$, jeśli $A=(1,\,4)$ i $\vec{AB}=[5,\,-2]$.

Zadanie nr 9

Który wektor jest równoległy do $\vec{u}=[2,\,3]$?

A $[3,\,2]$
B $[-3,\,2]$
C $[2,\,-3]$
D $[4,\,6]$
Zadanie nr 10

Oblicz kąt między wektorami $\vec{u}=[1,\,0]$ i $\vec{v}=[1,\,1]$.

Zadanie nr 13

Sprawdź, czy punkty $A=(1,\,2)$, $B=(3,\,5)$ i $C=(7,\,11)$ leżą na jednej prostej.

Zadanie nr 14

Iloczyn skalarny dwóch wektorów jest ujemny. Co z tego wynika?

A wektory są prostopadłe
B kąt między nimi jest ostry
C kąt między nimi jest rozwarty
D jeden z wektorów jest zerowy
Zadanie nr 15

Dla jakiej wartości $m$ wektory $\vec{u}=[3,\,m]$ i $\vec{v}=[2,\,-6]$ są prostopadłe?

Zadanie nr 17

Punkty $A=(0,\,0)$, $B=(4,\,0)$ i $C=(4,\,3)$ są wierzchołkami trójkąta. Korzystając z wektorów, sprawdź, czy trójkąt jest prostokątny.

Zadanie nr 18

Punkty $A=(1,\,1)$, $B=(5,\,2)$ i $C=(6,\,6)$ są trzema wierzchołkami równoległoboku $ABCD$. Wyznacz czwarty wierzchołek $D$.

Zadanie nr 19

Oblicz kąt między wektorami $\vec{u}=[1,\,\sqrt3]$ i $\vec{v}=[1,\,0]$.

Zadanie nr 20

Oblicz pole trójkąta o wierzchołkach $A=(0,\,0)$, $B=(5,\,1)$, $C=(2,\,4)$, korzystając ze wzoru wektorowego $P=\frac12\left|x_B y_C-x_C y_B\right|$.

📘Teoria 2

Wektory w układzie współrzędnych

Współrzędne wektora

Wektor o początku $A=(x_A,\,y_A)$ i końcu $B=(x_B,\,y_B)$ ma współrzędne:

$$\vec{AB}=[x_B-x_A,\ y_B-y_A]$$

Od końca odejmujemy początek. Odwrotna kolejność daje wektor przeciwny $\vec{BA}$.

Długość wektora

$$|\vec{u}|=\sqrt{u_x^2+u_y^2}$$

Przykład: dla $\vec{u}=[4,\,2]$ mamy $|\vec{u}|=\sqrt{16+4}=\sqrt{20}=2\sqrt5$.

Działania na wektorach

$$\vec{u}+\vec{v}=[u_x+v_x,\ u_y+v_y],\qquad k\vec{u}=[k\,u_x,\ k\,u_y]$$

Mnożenie przez liczbę $k>0$ zmienia tylko długość, a $k\lt 0$ dodatkowo odwraca zwrot.

Iloczyn skalarny

$$\vec{u}\circ\vec{v}=u_x v_x+u_y v_y=|\vec{u}|\,|\vec{v}|\cos\alpha$$

Wynikiem jest liczba, nie wektor.

Kąt między wektorami

Znak iloczynu skalarnego od razu mówi, jaki jest kąt:

  • $\vec{u}\circ\vec{v}=0 \Rightarrow$ wektory prostopadłe
  • $\vec{u}\circ\vec{v}>0 \Rightarrow$ kąt ostry
  • $\vec{u}\circ\vec{v}\lt 0 \Rightarrow$ kąt rozwarty

Sam kąt wyznaczamy ze wzoru:

$$\cos\alpha=\frac{\vec{u}\circ\vec{v}}{|\vec{u}|\,|\vec{v}|}$$

Wektory równoległe

Wektory $\vec{u}$ i $\vec{v}$ są równoległe, gdy jeden jest wielokrotnością drugiego, co sprawdzamy warunkiem:

$$u_x v_y-u_y v_x=0$$

Zastosowania

  • przesunięcie punktu o wektor: $(x,\,y)+[p,\,q]=(x+p,\,y+q)$
  • środek odcinka jako punkt „w połowie wektora”
  • sprawdzanie, czy trzy punkty leżą na jednej prostej (wektory równoległe)
  • sprawdzanie prostopadłości boków wielokąta (iloczyn skalarny równy zero)

Na co uważać

Nie myl iloczynu skalarnego z mnożeniem współrzędnych „po kolei” — wynikiem jest liczba, którą otrzymujemy przez dodanie iloczynów. Pamiętaj też, że wektor to nie punkt: ten sam wektor może zaczynać się w dowolnym miejscu układu, bo liczy się tylko kierunek, zwrot i długość.

Wektory i iloczyn skalarny

Wektor i jego współrzędne

$$\vec{AB}=[x_B-x_A,\ y_B-y_A]$$

Od końca odejmujemy początek. Wektor $\vec{BA}$ ma te same liczby ze zmienionym znakiem — to wektor przeciwny.

Działania

$$\vec{u}\pm\vec{v}=[u_1\pm v_1,\ u_2\pm v_2],\qquad k\vec{u}=[ku_1,\ ku_2]$$

Mnożenie przez liczbę dodatnią zmienia długość, zachowując kierunek i zwrot. Liczba ujemna dodatkowo odwraca zwrot.

Długość wektora

$$|\vec{u}|=\sqrt{u_1^2+u_2^2}$$

To twierdzenie Pitagorasa w przebraniu.

Wektor jednostkowy

$$\vec{e}=\frac{1}{|\vec{u}|}\vec{u}$$

Dla $\vec{u}=[3,-4]$ długość wynosi $5$, więc $\vec{e}=\left[\frac35,-\frac45\right]$. Sprawdzenie: $\sqrt{\frac{9}{25}+\frac{16}{25}}=1$ ✔

Iloczyn skalarny

$$\vec{u}\circ\vec{v}=u_1v_1+u_2v_2=|\vec{u}||\vec{v}|\cos\alpha$$

Wynikiem jest liczba, nie wektor — to pierwsza rzecz do zapamiętania.

Co mówi znak iloczynu

  • dodatni — kąt ostry
  • zero — kąt prosty
  • ujemny — kąt rozwarty

Długości są zawsze dodatnie, więc o znaku decyduje wyłącznie $\cos\alpha$.

Prostopadłość i równoległość

$$\vec{u}\perp\vec{v} \iff \vec{u}\circ\vec{v}=0$$

$$\vec{u}\parallel\vec{v} \iff \vec{v}=k\vec{u} \ \text{dla pewnego } k$$

Przykład: $[3,\,4]$ i $[-8,\,6]$ są prostopadłe, bo $-24+24=0$. Natomiast $[2,\,6]$ i $[1,\,3]$ są równoległe, bo pierwszy to podwojony drugi.

Kąt między wektorami

$$\cos\alpha=\frac{\vec{u}\circ\vec{v}}{|\vec{u}||\vec{v}|}$$

Dla $[1,\,\sqrt3]$ i $[\sqrt3,\,1]$: iloczyn to $2\sqrt3$, obie długości po $2$, więc $\cos\alpha=\frac{\sqrt3}{2}$ i $\alpha=30^\circ$.

Kwadrat długości

$$\vec{u}\circ\vec{u}=|\vec{u}|^2$$

Bo kąt wektora z samym sobą wynosi $0^\circ$, a $\cos0^\circ=1$.

Zastosowania

Przesunięcie punktu: do współrzędnych punktu dodajemy współrzędne wektora.

Czwarty wierzchołek równoległoboku $ABCD$: korzystamy z $\vec{AD}=\vec{BC}$.

Kąt prosty w trójkącie: wystarczy pokazać, że iloczyn skalarny dwóch boków wychodzących z wierzchołka wynosi zero.

Na co uważać

Nie myl iloczynu skalarnego z mnożeniem współrzędnych „po parach” dającym wektor — wynik jest liczbą. Przy wyznaczaniu wektora z dwóch punktów zawsze odejmuj początek od końca, nie odwrotnie.

∑Wzory 0

Brak wzorów do tego tematu.

🧩Quizy 1

📄Zadania z arkuszy 2

Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.

Zadanie nr 3 · Matura 2022

Sumą wektorów \(\vec{a}=\left[2+2m,\;\frac{2}{3}n+1\right]\) oraz \(\vec{b}=[n+1,\;m+2]\) jest wektor \(\vec{c}=[0,0]\).

Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Wynika stąd, że

A \(m=1\) i \(n=3\)
B \(m=-9\) i \(n=-21\)
C \(m=3\) i \(n=-9\)
D \(m=-1\) i \(n=0\)
Zadanie nr 3 · Matura 2021

Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Wektory \(\vec{a}=[m-2,\;m+2]\) oraz \(\vec{b}=\left[m^{1,5},\;2^{1,5}\right]\) mają równe długości wtedy i tylko wtedy, gdy

A \(m=0\) lub \(m=4\)
B \(m=0\) lub \(m=2\)
C \(m=2\)
D \(m=2\) lub \(m=4\)
Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.