Mathematik
5. Klasse
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Abitur
Winkel zwischen Vektoren
Für den Winkel \(\varphi\) zwischen Vektoren \(\vec a\) und \(\vec b\) gilt
\(\displaystyle \cos \varphi = \frac{\vec a \circ \vec b}{|\vec a | \cdot | \vec b|} \ \ \Leftrightarrow \ \ \varphi = \arccos \frac{\vec a \circ \vec b}{|\vec a | \cdot | \vec b|} \)
(„\(\circ\) “ ist das Skalarprodukt und arccos der Arkuskosinus , also die Umkehrfunktion des Kosinus .)
Beispiel:
\(\overrightarrow{a} = \dbinom{-3}{4} , \ \ \overrightarrow{b} = \dbinom{12}{5}\)
\(\overrightarrow{a}\circ \overrightarrow{b} = \dbinom{-3}{4}\circ \dbinom{12}{5} = -3 \cdot 12 + 4 \cdot 5 = -16\)
\(|\overrightarrow{a}| = \sqrt{(-3)^2+4^2} = 5, \ \ | \overrightarrow{b}| = \sqrt{12^2+5^2} = 13\)
\(\displaystyle \cos \phi = \frac{\overrightarrow{a}\circ \overrightarrow{b}}{|\overrightarrow{a}|\cdot | \overrightarrow{b}|} = \frac{-16}{5 \cdot 13} \ \Rightarrow \ \phi \approx 104^{\circ}\)
Zwei Vektoren \(\vec a\) und \(\vec b\) stehen aufeinander senkrecht (sind orthogonal ), wenn sie einen Winkel von \(\varphi = 90^\circ\) einschließen. Ihr Skalarprodukt ist dann wegen \(\cos 90^\circ = 0\) ebenfalls null: \(\vec a \circ \vec b = 0\) .
Wenn zwei Einheitsvektoren (als Vektoren mit dem Betrag 1) zueinander orthogonal sind, nennt man sie orthonormiert .
Zwei Vektoren \(\vec a\) und \(\vec b\) sind parallel , wenn der Winkel zwischen ihnen \(\varphi = 0^\circ\) ist. Dann ist \( \cos \varphi = 1\) und es gilt \(\vec a \circ \vec b = |\vec a | \cdot | \vec b|\) .
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Zugehörige Klassenarbeiten
Ein Blatt DIN-A4-Papier liegt in der \(x_1\)-\(x_2\)-Ebene. Gegeben sind seine Eckpunkte \(O(0|0|0)\), \(A(\sqrt{2}|0|0)\), \(B(\sqrt{2}|1|0)\) und \(C(0|1|0)\) sowie der Punkt \(D(1|1|0)\). (Als Längeneinheit (LE) wird die Länge der kürzeren Seite des DIN-A4-Blattes verwendet.) Das Blatt wird jetzt entlang der Strecke \(\overline {OD}\) gefaltet. Das Dreieck \(ODC\) bleibt dabei fest, während das Viereck \(OABD\) in das Viereck \(OA'B'D\) übergeht, das wieder in der \(x_1\)-\(x_2\)-Ebene liegt. Die Gegebenheiten sind in den folgenden Schrägbildern dargestellt. Zur Veranschaulichung kann das
Die Entwicklung der Population einer bestimmten Seevogelart in einem festgelegten Beobachtungsgebiet wird durch folgende Modellannahmen beschrieben: Die Überlebensrate der Vögel in den ersten beiden Lebensjahren wird jeweils mit \(0{,}6\) angenommen, in den späteren Lebensjahren mit \(0{,}8\). Die erste Brut findet im 3. Lebensjahr statt, der Bruterfolg wird mit \(0{,}5\) Jungvögeln pro Elternvogel und Jahr angenommen. Die Vögel werden in 3 Altersgruppen eingeteilt, deren Anzahlen \(x_1\): Anzahl der Jungvögel im 1. Lebensjahr (Altersgruppe 1) \(x_2\): Anzahl der Vögel im 2. Lebensjahr
Die Lösungsvorschläge liegen nicht in der Verantwortung des jeweiligen Kultusministeriums.
Die Entwicklung der Population einer bestimmten Seevogelart in einem festgelegten Beobachtungsgebiet wird durch folgende Modellannahmen beschrieben: Die Überlebensrate der Vögel in den ersten beiden Lebensjahren wird jeweils mit \(0{,}6\) angenommen, in den späteren Lebensjahren mit \(0{,}8\). Die erste Brut findet im 3. Lebensjahr statt, der Bruterfolg wird mit \(0{,}5\) Jungvögeln pro Elternvogel und Jahr angenommen. Die Vögel werden in 3 Altersgruppen eingeteilt, deren Anzahlen \(x_1\): Anzahl der Jungvögel im 1. Lebensjahr (Altersgruppe 1) \(x_2\): Anzahl der Vögel im 2. Lebensjahr