MathProf - Skalarprodukt zweier Vektoren - Inneres Produkt - Skalar - Vektorrechnung - Winkel zwischen zwei Vektoren - Rechner

MathProf - Vektoralgebra - Software für interaktive Mathematik zum Lösen verschiedenster Aufgaben und zur Visualisierung relevanter Sachverhalte mittels Simulationen, 2D-Animationen und 3D-Animationen für Schüler, Abiturienten, Studenten, Lehrer, Ingenieure, Wissenschaftler und alle die sich für Mathematik interessieren.

Online-Hilfe
für das Modul zum Berechnen und zur grafischen Darstellung des Skalarprodukts zweier Vektoren sowie der Ermittlung des von ihnen eingeschlossenen Winkels im Raum (Winkel zwischen zwei Vektoren).

Ein frei bewegliches und drehbares, dreidimensionales Koordinatensystem gewährleistet die Durchführung interaktiver Analysen bzgl. Sachverhalten und geltender Zusammenhänge zu diesem Fachthema. Auch die Ausführung verschiedener 3D-Animationen mit Gebilden dieser Art wird ermöglicht.

Beispiele, welche Aufschluss zur Verwendbarkeit und Funktionalität
dieses Programmmoduls geben, sind implementiert.

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Im Unterprogramm [Vektoralgebra] - [Grundlegendes (3D)] - Skalarprodukt kann das Skalarprodukt (das innere Produkt) zweier Vektoren ermittelt werden.

Unter dem skalaren (inneren) Produkt zweier Vektoren versteht man einen Skalar, welcher gebildet wird mit:

Der von beiden Vektoren eingeschlossene Winkel kann ermittelt werden mit:

 (0 ≤ φ ≤ π)

Zwei vom Nullvektor verschiedene Vektoren

^und

 

stehen aufeinander senkrecht, wenn ihr Skalarprodukt (inneres Produkt) verschwindet:

Parallelogramm dargestellt werden.
 

Nachfolgend finden Sie ein Video zu diesem Fachthema, welches Sie durch die Ausführung eines Klicks
auf die nachfolgend gezeigte Grafik abspielen lassen können.

Um das Skalarprodukt zweier Vektoren (welche mit Skalaren multipliziert werden) ermitteln zu lassen, sollten Sie Folgendes ausführen:
 

1. Geben Sie die Koeffizienten der Vektoren a und b in die hierfür vorgesehenen Felder a und b ein.
    
2. Bedienen Sie die Schaltfläche Berechnen.
    
3. Möchten Sie sich Zusammenhänge grafisch veranschaulichen, so aktivieren Sie Kontrollschalter Automatisch oder Statisch und bedienen die Schaltfläche Darstellen.

Das Programm ermittelt außerdem den von den Vektoren a und b eingeschlossenen Winkel φ, sowie die Längen der Vektoren a und b.

Bei Ausgabe der Darstellung ermöglicht das Programm die Bemessung des Darstellungsbereichs auf eine der folgenden Arten und Weisen:
 

• Automatisch

• Statisch

1. Automatisch:
   Wird die Einstellung Automatisch durch die Aktivierung des dafür vorgesehenen Kontrollschalters gewählt, so ermittelt das Programm alle zur vollständigen Darstellung des Gebildes erforderlichen x-, y- und z-Koordinatenwerte automatisch und bemisst den Darstellungsbereich dementsprechend.
    

2. Statisch
   Wird der Kontrollschalter Statisch aktiviert, so verwendet das Programm bei Aufruf der Darstellung den unter Abs. Bereich voreingestellten Darstellungsbereich und beschneidet Gebilde an Stellen, die außerhalb dessen liegen. Diesen Bereich können Sie bei Ausgabe der Darstellung verändern, indem Sie den auf dem Bedienformular zur Verfügung stehenden Rollbalken Bereich positionieren. Der maximal einstellbare Wert entspricht dem Doppelten des unter Abs. Bereich auf dem Hauptformular des Unterprogramms vorgegebenen Werts.

Im Formularbereich Darstellung - Optionen können Sie u.a. durch die Aktivierung bzw. Deaktivierung der entsprechenden Kontrollkästchen folgende Einstellungen vornehmen, die bei Ausgabe der grafischen Darstellung der Zusammenhänge wirksam werden:

• Beschriften: Beschriftung dargestellter Punkte ein-/ausschalten
• Hilfslinien: Darstellung von Hilfslinien ein-/ausschalten
• Textausgabe: Anzeige ermittelter Ergebnisse bei Ausgabe der Darstellung ein-/ausschalten

Grundlegendes zum Umgang mit dem Programm bei der Ausgabe dreidimensionaler grafischer Darstellungen erfahren Sie unter Dreidimensionale Grafiken - Handling. Wie Sie das Layout einer 3D-Darstellung konfigurieren können, erfahren Sie unter 3D-Layoutkonfiguration.

Komponentendarstellung (3D)

Vektorprodukt (3D)

Spatprodukt (3D)

Vektorprojektion (3D)

Tripelprodukt (3D)

Es gilt, das Skalarprodukt der beiden nachfolgend aufgeführten Vektoren ermitteln zu lassen.

Vorgehensweise:

Nach einer Eingabe der Koeffizientenwerte für die beiden Vektoren, gibt das Programm nach einer Bedienung der Schaltfläche Berechnen folgende Ergebnisse aus:

Das Skalarprodukt der Vektoren a und b besitzt den Wert:

Die Länge des Vektors a beträgt 4,359.

Die Länge des Vektors b betägt 8,307.

Der von den beiden Vektoren a und b eingeschlossene Winkel beträgt 121,651°.
 

Gerade und Vektoren - Vektorielle Linearkombination - Vektorielles Teilverhältnis - Vektoraddition in der Ebene - Resultierende - Komponentendarstellung (3D) - Vektorprodukt (3D) - Skalarprodukt (3D) - Spatprodukt (3D) - Vektorprojektion (3D) - Tripelprodukt (3D) - Numerische Vektoraddition im Raum - Grafische Vektoraddition im Raum (3D) - Gerade in Punkt-Richtungs-Form (3D) - Gerade in 2-Punkte-Form (3D) - Ebene in Punkt-Richtungs-Form (3D) - Ebene in 3-Punkte-Form (3D) - Ebene in Normalen-Form (3D) - Ebene in Koordinaten-Form (3D) - Zwei Ebenen (3D) - Kugel - Gerade (3D) - Kugel - Ebene - Punkt (3D) - Kugel - Kugel (3D)

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