Vectores: Definición y operaciones (1ºBach)

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Tabla de contenidos

1 Vectores
2 Operaciones con vectores

Vectores

Vectores fijos

Un vector fijo es un segmento orientado que queda determinado por un punto origen, A y otro punto extremo, B. Lo simbolizamos $\overrightarrow{AB}$ .

Características de un vector:

El módulo del vector $\overrightarrow{AB}$ es la longitud del segmento $\overline{AB}$ , se representa por $|\overrightarrow{AB}|$ .
La dirección del vector es la dirección de la recta que contiene al vector o de cualquiera de sus paralelas.
Cada dirección admite dos sentidos opuestos: el que va de A a B y el que va de B a A. Gráficamente se representa con una punta de flecha.

Vector nulo

El vector nulo es aquel cuyo origen y extremo coinciden y, por tanto, tiene módulo cero. Lo simbolizaremos $\overrightarrow{0}$ .

Vectores opuestos

Dos vectores, $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$ , son opuestos si tienen el mismo módulo, la misma dirección, pero sentidos opuestos. Lo simbolizaremos $\overrightarrow{u}=-\overrightarrow{v}$ .

Vectores opuestos: $\overrightarrow{u}=-\overrightarrow{v}$

Vectores equipolentes. Vectores libres

Dos vectores, $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$ , son equipolentes cuando tienen el mismo módulo, dirección y sentido (aunque sus orígenes y extremos sean distintos). Lo simbolizaremos $\overrightarrow{u}=\overrightarrow{v}$

Dado un vector, existen infinitos vectores equipolentes a él. Cuando queremos hacer uso de un vector podemos elegir uno de esos infinitos vectores iguales a él y utilizarlo como representante del vector. Al conjunto de todos los vectores equipolentes a uno dado se le llama vector libre. Un vector libre lo denotaremos mediante una letra con una flecha: $\overrightarrow{u} \, , \overrightarrow{v} \, , ...$

Vectores equipolentes

$\overrightarrow{u}=\overrightarrow{v}=\overrightarrow{w}$

Actividad interactiva: Vectores

Actividad 1: Módulo, dirección y sentido de un vector fijo.

Actividad:

En la escena puedes ver varios vectores fijos.

¿Cuáles de ellos crees que tienen la misma dirección? (Para comprobarlo puedes pulsar el botón azul del "control" rectas.)
De los que tienen la misma dirección ¿cuáles tienen el mismo sentido?
Te parece que hay vectores en la escena con el mismo módulo?
Dibuja en tu cuaderno varios vectores fijos.

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Actividad 2: Vectores equipolentes.

Actividad:

Dos vectores fijos son equipolentes si tienen el mismo módulo, dirección y sentido. Para comprobarlo, se unen sus orígenes y sus extremos respectivos. Si el polígono resultante es un paralelogramo, los vectores son equipolentes.

Comprueba si los vectores $\overrightarrow{AB}$ y $\overrightarrow{CD}$ son equipolentes. Para ello pincha y arrastra los puntitos amarillos que ves en A y B.
Comprueba si los vectores $\overrightarrow{EF}$ y $\overrightarrow{GH}$ son equipolentes.
Dibuja en tu cuaderno dos vectores que sean equipolentes y otros dos que no lo sean, dibujando , para demostrarlo, los polígonos correspondientes

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Actividad 3: Vectores libres.

Actividad:

Encierra en cada caja los vectores que te parezcan equipolentes al que ya está dentro. (Para ello pincha y arrastra el puntito negro que ves en el origen de cada vector. Puedes usar el zoom si lo necesitas.)

¿Cuántos vectores libres se obtienen?

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Operaciones con vectores

Producto de un vector por un número

El producto de un número real $k\,$ por un vector $\overrightarrow{v}$ es otro vector $k\overrightarrow{v}$ que tiene las siguientes características:

Módulo: $|k\overrightarrow{v}|=|k| \cdot |\overrightarrow{v}|$ ( $|k|\,$ es el valor absoluto del número real $k\,$ )
Dirección: la misma que $\overrightarrow{v}$ .
Sentido: el mismo que $\overrightarrow{v}$ si $k>0\,$ y opuesto si $k<0\,$ .

$\overrightarrow{v}=2 \overrightarrow{u} \qquad \overrightarrow{w}=- \frac{1}{2} \overrightarrow{u}$

Actividad interactiva: Producto de un vector por un número

Actividad 1: En esta escena representaremos el producto de un vector por un número.

Actividad:

Mueve los puntos azules y observa los cambios.

¿Qué relación encuentras entre los vectores $\overrightarrow{u}$ y $3 \overrightarrow{u}$ ? Mueve ahora el punto verde y observa.

¿Qué relación encuentras entre los vectores $\overrightarrow{u}$ y $k \overrightarrow{u}$ , siendo $k\,$ un número positivo cualquiera? ¿Y qué ocurre cuando $k\,$ es negativo o 0?

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Suma y resta de vectores

Suma de vectores:

Dados dos vectores $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$ , su suma es otro vector, $\overrightarrow{u} + \overrightarrow{v}$ , que tiene como origen el origen de $\overrightarrow{u}$ y por el extremo, el extremo de $\overrightarrow{v}$ .

Suma de vectores (2 métodos) Descripción:

En esta escena podrás ver como se suman vectores por dos métodos geométricos.

Resta de vectores:

Para restar dos vectores $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$ , sumamos al vector $\overrightarrow{u}$ el opuesto de $\overrightarrow{v}$ . Es decir, $\overrightarrow{u} - \overrightarrow{v}=\overrightarrow{u} + (- \overrightarrow{v})$ .

Método del paralelogramo:

Si consideramos el paralelogramo que resulta de los vectores $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$ y las paralelas auxiliares, observamos que la suma y la resta de ambos vectores constituyen gráficamente las diagonales mayor y menor respectivamente.

Suma y resta de vectores Descripción:

En esta escena podrás ver como se suman y restan vectores.

Combinación lineal de vectores

Dados dos vectores $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$ , otro vector $\overrightarrow{w}$ es combinación lineal de ellos si podemos encontrar dos números reales a y b tales que

$\overrightarrow{w}=a \cdot \overrightarrow{u}+ b \cdot \overrightarrow{v}$

En el gráfigo de la derecha tenemos un ejemplo en el que el vector $\overrightarrow{w}$ es combinación lineal de los vectores $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$ , siendo los coeficientes $a=3\,$ y $b=2\,$ .

La definición anterior se puede extender a mas de dos vectores, así, por ejemplo, un vector $\overrightarrow{w}$ es combinación lineal de otros tres $\overrightarrow{u}$ , $\overrightarrow{v}$ y $\overrightarrow{z}$ si podemos encontrar 3 números reales a, b y c tales que

$\overrightarrow{w}=a \cdot \overrightarrow{u}+ b \cdot \overrightarrow{v}+ c \cdot \overrightarrow{v}$

Actividad interactiva: Combinación lineal de vectores

Actividad 1: En la escena siguiente tienes el vector $\overrightarrow{w}=2\overrightarrow{u} + 3\overrightarrow{v}$ . Se dice entonces que el vector $\overrightarrow{w}$ es combinación lineal de $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$ .

Actividad:

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Mueve los puntos verdes hasta visualizar:

$5 \overrightarrow{u} -2 \overrightarrow{v}$
$-2 \overrightarrow{u} + \overrightarrow{v}$
$\overrightarrow{u} - \overrightarrow{v}$

Puedes mover los puntos azules de los vectores para cambiarlos.

Actividad 2: En la escena siguiente vas a expresar un vector como combinación lineal de otros dos.

Actividad:

Mueve los puntos verdes hasta que el vector rojo coincida exactamente con el amarillo: pon $\overrightarrow{w}$ como combinación lineal de $\overrightarrow{u}$ y $\overrightarrow{v}$

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Actividad 3: En la escena siguiente vas a ver como se construye un vector como combinación lineal de otros dos.

Actividad:

Desliza el punto verde lentamente y observa los cambios.
Devuelve el deslizador a su posición original, cambia los tres vectores y vuelve a usar el deslizador

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Obtenido de "http://maralboran.org/wikipedia/index.php/Vectores:_Definici%C3%B3n_y_operaciones_%281%C2%BABach%29"

Categorías: Matemáticas | Geometría