Sisällys. Alkusanat. Alkusanat. Tehtävien ratkaisuja

Samankaltaiset tiedostot
Ristitulo ja skalaarikolmitulo

VEKTOREILLA LASKEMINEN

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ PISTEYTYSKOKOUS

601 Olkoon tuntematon kateetti a ja tuntemattomat kulmat α ja β Ratkaistaan kulmat. 8,4 = 12. Ratkaistaan varjon pituus x. 14 x = 44,

Tekijä Pitkä matematiikka On osoitettava, että jana DE sivun AB kanssa yhdensuuntainen ja sen pituus on 4 5

VEKTOREILLA LASKEMINEN

Tekijä Pitkä matematiikka Poistetaan yhtälöparista muuttuja s ja ratkaistaan muuttuja r.

3.5 Kosinilause. h a c. D m C b A

0, niin vektorit eivät ole kohtisuorassa toisiaan vastaan.

( ) Pyramidi 4 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 321 Päivitetty Saadaan yhtälö. 801 Paraabeli on niiden pisteiden ( x,

Sinilause ja kosinilause

Juuri 4 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. b) B = (3, 0, 5) K2. 8 ( 1)

MATEMATIIKAN HARJOITTELUMATERIAALI

Syksyn 2015 Pitkän matematiikan YO-kokeen TI-Nspire CAS -ratkaisut

Pythagoraan lause. Pythagoras Samoslainen. Pythagoraan lause

c) Vektorit ovat samat, jos ne ovat samansuuntaiset ja yhtä pitkät. Vektorin a kanssa sama vektori on vektori d.

3 Yhtälöryhmä ja pistetulo

SUORAKULMAINEN KOLMIO

4 Pinta-alasovelluksia

Tekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).

Tekijä Pitkä matematiikka b) Kuvasta nähdään, että b = i 4 j. c) Käytetään a- ja b-kohtien tuloksia ja muokataan lauseketta.

7.lk matematiikka. Geometria 1

Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka

A-osio. Tehdään ilman laskinta ja taulukkokirjaa! Valitse tehtävistä A1-A3 kaksi ja vastaa niihin. Maksimissaan tunti aikaa suorittaa A-osiota.

Kertausosa. 5. Merkitään sädettä kirjaimella r. Kaaren pituus on tällöin r a) sin = 0, , c) tan = 0,

Reaalinen lukualue. Millainen on luku, jossa on päättymätön ja jaksoton desimaalikehitelmä?

Paraabelikin on sellainen pistejoukko, joka määritellään urakäsitteen avulla. Paraabelin jokainen piste toteuttaa erään etäisyysehdon.

OSA 1: POLYNOMILASKENNAN KERTAUSTA, BINOMIN LASKUSÄÄNTÖJÄ JA YHTÄLÖNRATKAISUA

5 ( 1 3 )k, c) AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

2.4 Pienimmän neliösumman menetelmä

1. Olkoot vektorit a, b ja c seuraavasti määritelty: a) Määritä vektori. sekä laske sen pituus.

11. MÄÄRÄTTY INTEGRAALI JA TILAVUUS

Sähkömagneettinen induktio

5.4 Ellipsi ja hyperbeli (ei kuulu kurssivaatimuksiin, lisätietoa)

Painopiste. josta edelleen. x i m i. (1) m L A TEX 1 ( ) x 1... x k µ x k+1... x n. m 1 g... m n g. Kuva 1. i=1. i=k+1. i=1

Juuri Kertaus Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

VEKTORILASKENTA. Timo Mäkelä SISÄLTÖ: 1 VEKTORIN KÄSITE...1

10. MÄÄRÄTYN INTEGRAALIN KÄYTTÖ ERÄIDEN PINTA-ALOJEN LASKEMISESSA

Juuri 4 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. b) B = (3, 0, 5) K2. ( )

Teoriaa tähän jaksoon on talvikurssin luentomonisteessa luvussa 10. Siihen on linkki sivulta

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina ylimääräisessä tapaamisessa.

II.1. Suppeneminen., kun x > 0. Tavallinen lasku

θ 1 θ 2 γ γ = β ( n 2 α + n 2 β = l R α l s γ l s 22 LINSSIT JA LINSSIJÄRJESTELMÄT 22.1 Linssien kuvausyhtälö

Päähakemisto Tehtävien ratkaisut -hakemisto. Vastaus: a) 90 b) 60 c) 216 d) 1260 e) 974,03 f) ,48

Integraalilaskentaa. 1. Mihin integraalilaskentaa tarvitaan? MÄNTÄN LUKIO

Ota tämä paperi mukaan, merkkaa siihen omat vastauksesi ja tarkista oikeat vastaukset klo 11:30 jälkeen osoitteesta

LINSSI- JA PEILITYÖ TEORIAA. I Geometrisen optiikan perusaksioomat

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

MAA15 Vektorilaskennan jatkokurssi, tehtävämoniste

2 Vektorit koordinaatistossa

2 Vektorit koordinaatistossa

Monikulmio on suljettu, yhtenäinen tasokuvio, jonka muodostavat pisteet ja näitä yhdistävät janat

Mb8 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) sivu 1/2

33. pohjoismainen matematiikkakilpailu 2019 Ratkaisut

Tee B-osion konseptiin etusivulle pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Välivaiheet perustelevat vastauksesi!

Tehtävä 1. Jatka loogisesti oheisia jonoja kahdella seuraavaksi tulevalla termillä. Perustele vastauksesi

sin θ θ θ r 2 sin 2 θ φ 2 = 0.

4 Taso- ja avaruuskäyrät

6 Integraalilaskentaa

TASON YHTÄLÖT. Tason esitystapoja ovat: vektoriyhtälö, parametriesitys (2 parametria), normaalimuotoinen yhtälö ja koordinaattiyhtälö.

2 Kuvioita ja kappaleita

Tekijä Pitkä matematiikka

Ympyrä 1/6 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kulma, piste, suora

Matematiikan tukikurssi

Ratkaisuja, Tehtävät

LYHYEN MATEMATIIKAN SIMULOITU YO-KOE 2 RATKAISUT

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

Kuvausta f sanotaan tällöin isomorfismiksi.

Matematiikkaolympialaiset 2008 kuusi vaikeaa tehtävää

2.1 Vaillinaiset yhtälöt

Tasogeometriassa käsiteltiin kuvioita vain yhdessä tasossa. Avaruusgeometriassa tasoon tulee kolmas ulottuvuus, jolloin saadaan kappaleen tilavuus.

Integraalilaskenta. Määrätty integraali

a) Arkistokatu ja Maaherrankatu ovat yhdensuuntaiset. Väite siis pitää paikkansa.

Yhtälön oikealla puolella on säteen neliö, joten r. = 5 eli r = ± 5. Koska säde on positiivinen, niin r = 5.

Geometriaa kuvauksin. Siirto eli translaatio

Tekijä Pitkä matematiikka

Harjoitustehtävät, syyskuu Helpommat

Yläkoulun geometriaa. Yläkoulun geometriaa

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

lim + 3 = lim = lim (1p.) (3p.) b) Lausekkeen täytyy supistua (x-2):lla, joten osoittajan nollakohta on 2.

R4 Harjoitustehtävien ratkaisut

Ratkaisut vuosien tehtäviin

MS-A010{2,3,4,5} (SCI, ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

Lukion matematiikkakilpailun alkukilpailu 2015

Hilbertin aksioomat ja tarvittavat määritelmät Tiivistelmä Geometria-luentomonisteesta Heikki Pitkänen

BM20A5800 Funktiot, lineaarialgebra ja vektorit Harjoitus 4, Syksy 2016

MITEN MÄÄRITÄN ASYMPTOOTIT?

Polynomien laskutoimitukset

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 7: Integraali ja analyysin peruslause

3 Vektorin kertominen reaaliluvulla

4 DETERMINANTTI JA KÄÄNTEISMATRIISI

1. Derivaatan Testi. Jos funktio f on jatkuva avoimella välillä ]a, b[ ja x 0 ]a, b[ on kriit. tai singul. piste niin. { f (x) > 0, x ]a, x 0 [

205. a) 139 :n kulman vieruskulma on = Siis suorat s ja l eivät ole yhdensuuntaiset.

Kertaustehtävien ratkaisut

Sarjaratkaisun etsiminen Maplella

Transkriptio:

Sisällys Alkusnt Tehtävien rtkisuj Vektorit (MAA) Vektoreill lskeminen Vektorit geometrin käytössä 9 Vektorit koordintistoss Lisätehtäviä Todennäköisyys j tilstot (MAA) Tilstot Todennäköisyys Todennäköisyysjkum 7 Lisätehtäviä 87. pinos 00 Pvo Jäppinen, Alpo Kupiinen, Mtti Räsänen j Kustnnusoskeyhtiö Otv Titto: Pvo Jäppinen Kopiointiehdot: Tämä teos on opettjn ops/opettjn kirj. Teos on suojttu tekijänoikeuslill (0/). Tekstisivujen vlokopioiminen on kielletty, ellei vlokopiointiin ole hnkittu lup. Trkist, onko oppilitoksellnne voimssolev vlokopiointilup. Lisätietoj luvist j niiden sisällöstä nt Kopiosto ry, www.kopiosto.fi/. Teoksen kikkien klvopohjien j kokeiden vlokopiointi opetuskäyttöön on sllittu, mikäli oppilitoksellnne on voimssolev vlokopiointilup. Teoksen ti sen osn digitlinen kopioiminen ti muuntelu on ehdottomsti kielletty. Alkusnt Tämä ineisto liittyy pitkän mtemtiikn oppikirjn Lukion Clculus :een j se on trkoitettu helpottmn opettjn työtä j nopeuttmn tehtäviin tutustumist. Aineisto sisältää kurssien Vektorit j Todennäköisyys j tilstot tehtävien rtkisuj. Lähes kikkien tehtävien rtkisut on esitetty. Mukn ei kuitenkn ole otettu ivn kikkein helpoimpi tehtäviä, joiss hrjoitelln vin käsitteiden käyttöä j jotk ovt melko meknisi. Sitä vstoin kikki soveltmist, nlysointi ti todistmist edellyttävät tehtävät on rtkistu. Tehtävien rtkisuihin on pyritty liittämään snllist selvitystä j hvinnollistvi piirroksi. Tvoitteen on, että myös oppilt tottuvt esittämään trpeelliset perustelut j ltimn vstuksens niin, että siitä käy ilmi, miten rtkisu on jteltu. Tämä edellyttää usein juuri täydentävän snllisen selvityksen j selkeiden piirrosten käyttöä. Kesäkuuss 00 Tekijät Pinopikk: Otvn Kirjpino Oy Keuruu 00 ISBN 9--00-X

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj Tehtävien rtkisuj Vektorit Nimityksiä j merkintöjä. ) D on (, ). ) D on ( 7, ). 7. C on (, ) ti (, ). D'' C A y D' B x y C' A C'' B x 8. ) CB HE GF ) Vektori vstn kohtisuorss ovt vektorit AB, DC, BF, CG, DH, HG, AE j EF sekä näiden vstvektorit. c) Kikki särmävektorit ovt vektorin pituisi. H D C G A E F B Vektoreill lskeminen Vektoreiden summ j erotus. Tiedetään, että j. ) Kun, niin + 8 j. +

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj ) Kun, niin + j 8. + c) Kun, vektoreiden + j pituudet sdn suorkulmisest kolmiost hypotenuusn pituuten: + + 80. +. ) AB+ BC, loppupiste (, ) ) AC+ AD, loppupiste (, ) c) BA AC, loppupiste (, ) d) AD CD, loppupiste (, ) e) BD CD BC voidn jtell summn BD + DC+ CB 0, loppupiste origo c) ) y D C ) d) B A e) x. Jott kone lentäisi suorn pohjoiseen, sitä on ohjttv kuvn mukisesti pohjoissuunnst länteen. Poikkem pohjoissuunnst sdn yhtälöstä 7 sin α, jost α 8, 0. Lentokoneen nopeus mhn nähden on 0 v 0 7 km/h km/h. (0 m/s) 7 km/h 0 km/h α v. ) BD c) EG + e) HC c ) FG d) HA c f) AG + + c. ) DE + c c) FA + c e) DF c ) EC + c d) CF c f) EF + c

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj D. Termejä siirtämällä yhtälö AB DC AD BC muunnetn muotoon AB+ BC AD+ DC. Tämä nähdään todeksi, kosk yhtälön kumpikin puoli edust vektori AC. 7. ) ) c) A B C 7 N 0 N 7 N x 7 N x 0 N 0 N ) Summvektorin suuruus on 0 N 7 N 0 N. ) x 0 + 7 N 0 N c) Summvektori sdn kosiniluseell: x 7 + 0 7 0 cos Tulokseksi tulee x 70 N. 8. Nopeudet voidn lske yhteen vektorein. Veneen todellist nopeutt esittää kuvioss vektori AD. Suorkulmisest kolmiost ABC lsketn ensin D terävät kulmt j hypotenuus. Sdn BAC,0 m/s 9,7, ACB 70, j AC 7,. Kolmiost C ACD lsketn kosiniluseell sivu AD. Kulm ACD + 9,7,7 j sivu AD 9,8. Siniluseell sdn kulm CAD,. Tällöin, m/s veneen kulkusuunt esittävä kulm BAD. Veneen nopeus on 9, m/s. A 7,0 m/s B Vektorin kertominen luvull 8. ) Kun + 0, niin j. ) Kun 0, niin j. c) Kun + 0, niin, joten j. d) Kun +, niin, joten j.

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 9. Yhtälö + voidn kirjoitt muotoon, mikä osoitt, että vektorit j ovt smnsuuntiset. 0. Yhtälö ( + ) + voidn kirjoitt muotoon, mikä osoitt, että vektorit j ovt vstkkissuuntiset.. Jos + olisi nollvektori, niin olisi. Mutt tällöin j olisivt yhdensuuntisi, mikä on vstoin lähtötietoj. Siis vektori + ei ole nollvektori.. Jos vektorit j + olisivt yhdensuuntiset, niin olisi sellinen reliluku t, että t( + ). Tällöin olisi t + t j t + t, jost ( t ) ( + t). Luku t ei voi oll, muutoin olisi 0 j 0. Siis luvull t voi jk, jolloin sdn. Tämä merkitsee, että j oli- + t t sivt yhdensuuntiset. Se on kuitenkin vstoin lähtötietoj. Niinpä ei ole sellist luku t, että t( + ). Siksi vektorit j + ovt erisuuntiset... Kosk vektorin kerroin on positiivinen, on. Toislt. Näin on väite todistettu oikeksi. Komponentit j knt. Täydennetään kuvio suunnikkksi, jonk lävistäjänä on vektori OC j jonk sivut ovt vektoreiden OA j OB y B' C ' ' suuntiset. Vektorit OA j OB ovt vditut komponentit. Loppupisteet ovt vstvsti (, ) j (0, ). B O A A' x 7. Piirretään vektorin u lkupisteen kutt suorien l j s suuntiset suort j täydennetään kuvioon suunniks oheisen piirroksen mukisesti. Vektorit u j u ovt vditut komponentit. l s u l s l u u s

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 7 8. ) k + täsmälleen silloin, kun on sellinen reliluku t, että k + t( ) eli k + t t. Kntvektoriesityksen yksikäsitteisyydestä seur, että k t j t. Sdn t, jolloin myös k. ) + k täsmälleen silloin, kun on sellinen reliluku t, että + t( k ) eli + tk t. Kntvektoriesityksen yksikäsitteisyydestä seur, että tk j t. Sdn t, jolloin k. c) k + + k täsmälleen silloin, kun on sellinen reliluku t, että k + t( + k) eli k + t + tk. Kntvektoriesityksen yksikäsitteisyydestä seur, että k t j tk. Sdn t, k 0, jolloin k j 9 k k k ±. Tpuksess k 0 päädytään yhtälöön, jok on ristiriidss sen oletuksen knss, että vektorit j ovt erisuuntiset. 9. Vektorit + ( k + ) j k + ovt vstkkissuuntiset, kun on sellinen negtiivinen reliluku t, että + ( k + ) t( k + ). Sdn + ( k + ) tk + t j kerroinvertilull tk j k + t. Tästä k(k + ) j edelleen k + k 0. Juurist k vst negtiivist t:n rvo. 0. Yhtälö + c 0 voidn kirjoitt muotoon ( c) c, mikä osoitt, että c c. Tämä ts merkitsee yhdessä vektoreiden, j c yhteisen lkupisteen knss, että vektoreiden, j c kärjet ovt smll suorll. c c c. Yhtälö 7c 0 voidn kirjoitt muotoon 7c. Se merkitsee, että on :n j c :n määräämässä tsoss eli silloin kikki vektorit, j c ovt smss tsoss.. Vektorit ( k ) + ( k + ) j ( + k ) + ( k ) ovt smnsuuntiset, jos on sellinen positiivinen luku t, että ( k ) + ( k + ) t( ( + k ) + ( k ) ). Kertoimien vertilull sdn ehdot k t( + k) j k + t(k ). Yhtälöprin rtkisu on k j t. Kysyttyjä relilukuj k ei siis ole.. On löydettävä luvut t j s niin, että + t( + ) + s( ). Sdn t + s + ( t + s) + ( t s). Kertoimien vertilu nt yhtälöprin Sen t s.

8 Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 9 rtkisu on t j s, joten kysytty komponenttiesitys on 9 + ( + ) ( ).. On löydettävä luvut t j s niin, että + 8 t( + ) + s( + ). Sdn t + s + 8 ( t + s) + (t + s). Kertoimien vertilu nt yhtälöprin t + s 8. Sen rtkisu on t j s, joten kysytty komponenttiesitys on + 8 ( + ) ( + ).. Merkitään + c t( + c ) + s( + c ) + r( + c ). Sdn yhtälöryhmä t + s + r, t s r j t + s + r. Kertoimet ovt, j, joten + c ( + c ) + ( + c ) ( + c ).. Piirretään mäenlskijn pinopisteestä mäen suuntinen sekä sitä vstn kohtisuor suor j täydennetään kuvio suorkulmioksi oheisen kuvn mukisesti. Tällöin löytyvät mäkeä vstn kohtisuor komponentti G j mäen suuntinen komponentti G. α G G α G Olkoon mäen kltevuuskulm α. Silloin kuvn α :ll merkityt kovert kulmt ovt yhtä suuret, kosk niiden smnnimiset kyljet ovt kohtisuorss toisin vstn. Syntyneestä suorkulmisest kolmiost sdn G :n komponenttien suuruuksiksi G Gcosα j G Gsinα. Komponentti G ilmisee voimn, joll mäenlskij pin rinnettä kohtisuorsti, j sen suuruus yhdessä kitkkertoimen knss määrää kitkvoimn suuruuden. Komponentti G on lskijn pinost iheutuv mäen suuntinen voim, jok yhdessä kitkvoimn knss iheutt liikkeen kiihtyvyyden rinnettä ls. 7. Oheiseen mllikuvn on merkitty toisin vstn kohtisuort komponentit F j F, joist ensin minittu muodost voimn F knss kulmn α. Selvitetään ensin tämän kulmn suuruus. Kulm määräytyy suorkulmiseen kolmioon liittyvästä yhtälöstä 0,0 cos α, j kulmn suuruus on noin 7,. Tällöin sdn 0,0 F F piirtämällä selville komponentti F. Sen suuruus on α F F F 0,0 0,0 N 8,7 N. F

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 9 Vektorit geometrin käytössä Jnn jkosuhde 8. Jkosuhdevektorin lusekett sovelten + OC. O B () C () A 9. Kosk PA : PB :, niin AP AB ( ). Silloin OP OA+ AP + ( ). A B P O + + 0. Jkopisteluseen mukn OP j OQ. Silloin QP OP OQ + + + ( ). A O P Q () () B. AM AB+ BM + ( + c) + + c. Piste C voi sijit jnll AB ti sen jtkeell. Ensin minituss tpuksess pisteen pikkvektori voidn lusu jkosuhdevektorin lusekett käyttäen muodoss + () () OC. 8 A C B C () () Jälkimmäisessä tpuksess sdn OC OA+ AC + ( ). O. ) Kuvion merkintöjen mukn 7 + PQ PA+ AQ + ( ) +. + ) Jkopisteluseen mukn OQ. O B () Q () () P () A

0 Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. Jkopisteluseen todistus: q OP OA+ AP OA+ AB + p + q q q + p + q p + q p + q + q q p + q p + q p + q q ( ) p + q A () q P () p B O. Kuvion merkintöjen mukn AB j BC c. Tällöin PQ PA+ AB+ BQ + + ( c ) ( + + c).. Oheisen kuvn merkinnöin OP t( + ) j BP s BD s( ), joiss t j s ovt sopivi relilukuj. Kolmiost OBP sdn vektoriyhtälö OP + BP eli t( + ) + s( ) j tästä B C P () järjestelemällä t + t s + ( s). Kertoimien vertilu nt t s j t s, joist t s. Tästä s- D () 8 O A dn tulokset: ) Piste P jk jnn BD suhteess :. ) Piste P jk lävistäjän OC suhteess :. + 7. Jkopisteluseen mukn OC.Toislt BD. Kolmiost OPB sdn vektoriyhtälö OP + BP eli t OC + s BD, t, s R. Tästä edelleen t t s s + + s + ( s). Kerroinvertilu nt O D A t s t j s. Näistä s j t. Sdun t:n rvon mukn jn OC jkutuu suhteess :. B P () C ()

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj Muit geometrisi sovelluksi 0. Kolmion pinopisteen pikkvektori on kolmsos kärkien pikkvektoreiden summst. Pikkvektoreiden lkupiste on vpsti vlittviss. Pisteestä C piirretyt kärkien pikkvektorit ovt, j 0, joten CM ( + ).. Kosk lävistäjät puolittvt toisens, puolikkisiin voidn liittää vektorit kuvn mukisesti. Silloin sdn AD u + v j BC v + u eli AD BC. Mutt se merkitsee, että nelikulmion ABCD kksi vstkkist sivu ovt yhdensuuntiset j yhtä pitkät, joten nelikulmio ABCD on suunniks. A D v u v u B C. Pisteet E j F ovt kolmion ABC khden sivun keskipisteitä, joten EF AC. Vstvst syystä HG AC. Siis H D G EF HG. Se merkitsee, että nelikulmion EFGH kksi vstkkist sivu ovt yhtä pitkiä j yhdensuuntisi, joten kyseinen nelikulmio on suunniks. Huomutus: Todistuksess voi tietenkin vedot suorn (vektoreiden vull) todistettuihin geometrin luseisiin.. Kosk AB DC, on sellinen t > 0, että DC t AB. Kosk E j F ovt lävistäjien keskipisteitä, on AE EC EF EA+ AB+ BF EF EC t AB+ DF j BF FD. Lusutn vektori EF khdell eri tvll: Lskemll yhteen puolittin sdn A t EF ( t) AB, jost EF AB. Tämä osoitt, että EF on kntsivujen suuntinen. Huomutus: Tpuksess t olisi EF nollvektori. Silloin nelikulmio ABCD olisi suunniks, kosk sen lävistäjät puolittisivt toisens. Nyt kuitenkin nelikulmio oletettiin puolisuunnikkksi, joten t:n rvo ei tule kysymykseen. D A E E C F B F C B

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. Puolisuunnikkn yhdensuuntiset sivuvektorit ovt kuvn mukisesti j j erisuuntiset sivuvektorit c j d. Lusutn erisuuntisten sivujen keskipisteitä yhdistävä vektori x khdell tvll: c d x c + + d x x c + d Lskemll yhtälöt puolittin yhteen sdn x + j siitä x ( + ). Kosk j ovt smnsuuntiset, myös niiden summ j siksi myös x on smnsuuntinen :n j :n knss. Yhtälöstä x ( + ) nähdään lisäksi, että keskipisteiden yhdysjn on puolet kntsivujen summst.. Olkoon M kolmion ABC pinopiste j, j c siitä vstviin kärkiin piirretyt vektorit. Näiden vektoreiden pituudet ovt / vstvien medinien pituuksist. Sivuvektoreiden vull sdn + + c ( AB+ AC) ( BA+ BC) ( CA+ CB) ( AB+ AC+ BA+ BC+ CA+ CB) A (( AB+ BA) + ( AC+ CA) + ( BC+ CB)) 0 Huomutus: Tuloksen voisi perustell myös seurvsti: Kolmion pinopisteen pikkvektori on kolmsos kärkipisteiden pikkvektoreiden summst. Jos origoksi vlitn erityisesti pinopiste, on sen pikkvektori nollvektori. Silloin myös vektoreiden, j c summ on nollvektori. M C c B. OE ( + d) j OF ( + c), joten FE OE OF ( + d c). Silloin OP OF + FE ( + c) + ( + + c + d). ( + d c) A E D d P C c F B Nähdään, että P on tetredrin pinopiste. O

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj Vektorit koordintistoss Vektorit tsokoordintistoss 9. ) r + s + t i j. Pituus on + ( ). ) r s t i. Pituus on. c) s r + t i + j. Pituus on. i + j i + j 70. ) i + j ( ) + i j i j ) i j + ( ) c i + j i + j c) c i + j c + d j d) d j d 7. Vektorit u xi + ( y + ) j j v ( + x) i+ ( x+ y) j ovt smoj trklleen silloin, kun x + x j y + x + y. Rtkisuksi sdn x j y on jokin reliluku. 7. ) PR OR OP ( i 7 j) ( i + j) i j. ) Jnn PR pituus PR + ( ) 80 c) Olkoon jnn PR keskipiste Q. Sen pikkvektori on OQ ( OP+ OR) ( i j) i j. Siis Q on (, ). Kysytyn keskipisteen voi lske myös nlyyttisessä geometriss esitetyllä tvll. 7. Vektorin ( t+ ) i tj pituus on ( t + ) + ( t) t + t +. Se s rvon, kun t + t 0 eli t:n rvoill 0 j. 7. Kun suunnikkn sivuin ovt vektorit i+ j j i j, lävistäjinä ovt vektorit + i + j j i j. Kummnkin pituus on. 7. ) i + j i + k j täsmälleen silloin, kun on sellinen reliluku t, että i + j t( i + k j) eli i + j ti + kt j. Tämä toteutuu ehdoin t j kt. Sdn t, jolloin k.

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj ) i + k j ki + j täsmälleen silloin, kun on sellinen reliluku t, että i + k j t( ki + j) eli i + k j tki + t j. Tämä toteutuu ehdoin tk j k t. Sdn t, k 0, jolloin k ±. Arvoll k 0 nnetut vektorit eivät ole k yhdensuuntisi vn toisin vstn kohtisuorss. 7. Olkoon O origo j P se piste, jok jk jnn A(, )B(, ) suhteess :. Jkopisteluseen nojll OA + OB i + j + (i j) OP i + j. Kysytty piste on siis P(, ). 9 77. i j, joten +. Kosk vektorit j ovt vstkkissuunti- set j :n pituus on, tulee oll i + j. Kun lk pisteestä (, ), sen loppupisteen pikkvektori on i + j + ( i + j) i + 7 j. Loppupiste on siis (, 7). 78. Olkoon kysytty piste P(x, y). Tulee oll PA+ PB+ PC+ PD+ PE ( x) i + ( y) j + ( x) i + ( y) j + ( x) i + ( y) j + ( x) i + ( y) j + ( x) i + ( y) j 0 eli ( x ) i + ( y) j 0. Tämä toteutuu vin kertoimien rvoll noll eli kun x j y. Kysytty piste on (, ). 79. Olkoon piste, johon päädytään, (x, y). Määritetään sen pikkvektori. v i + j xi + y j i j + v i j + i j + i + 9 j v Päädytään pisteeseen (, 9). 80. Kun i j, i + j j c di + (d + ) j, niin + c ( + d) i + ( d ) j j + c ( d ) i + ( d + ) j. Sdut summvektorit ovt smnsuuntiset trklleen silloin, kun on sellinen luku t > 0, että ( + d) i + ( d ) j t(( d ) i + ( d + ) j) eli ( + d) i + ( d ) j t( d ) i + t( d + ) j. Vektoreiden identtisyysehto nt yhtälöprin + d t(d ) j d t(d + ) eli td d + t j td d t. Näistä t. Positiivist luku t ei siis ole olemss, joten smnsuuntisuus ei toteudu millään d:n rvoll. 8. Hetn selliset luvut t j s, että te + se eli i j t( i + j) + s( i + j) ( t + s) i + ( t + s) j. Sdn yhtälöpri t + s j t + s, jonk rtkisu on t 7 j s. Tulos on näin ollen 7e e.

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 8. Pikkvektoreiden i j, i j j c xi + j kärjet ovt smll suorll, jos AB t BC, t R, eli t( c ). Sijoittmll tähän nnettujen vektoreiden lusekkeet sdn sieventämisen jälkeen yhtälö i j t(( x + ) i + j) t( x + ) i + t j. Tästä t(x + ) j t j edelleen t j x. C B A c O 8. Piirretään siirtymät vektorein koordintistoon, jonk pituusyksikkö on metri. Tällöin lopullisen sijintikohdn määrää kuvn mukinen vektori y d + + c c 00 00 00 00 ( i + j) + ( i + j) + (00i) d 00 00 00 00 ( + + 00) i + ( + ) j α 87,9i +, j. x Sen pituus metreinä on noin 87,9 +,. Kuvn merkitty kulm α, määräytyy yhtälöstä tn α, jost α 7,. Suunnistj on stujen tulosten 87,9 mukn noin 0 metrin päässä lähtöpikstn suunnss pohjoisest itään. 8. Vektorin i + j pituus on j vektorin i j pituus. Olkoon kysytty t 8 t t piste P. Sen pikkvektori on OP + + i + j, joten päädytään pisteeseen P +,. Merkitään x + j y j kerro- 8 t t 8 t t tn ensimmäinen yhtälö :ll j jälkimmäinen :llä. Sdn 9 0t x j y 0 0t + j edelleen yhteen lskemll x + y eli 0 x + y 0. Piste P piirtää tämän suorn, kun t s kikki relirvot. 8. Kuvn merkitty vektori AB i + j j sen pituus on. Vstvsti AC i j, j sen pituus on. Kuvn vektori p on kulmn B(, ) () puolittjn suuntinen. Kosk kulmn puolittj p jk vstisen sivun viereisten sivujen suhteess, () (i + j) + (i j) on p i + j. Kun se A(, ) 8 C(,-) jetn pituudelln 0, sdn kysytty yksikkövektori p ( i + j ). 0

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 8. ) Pisteen P pikkvektori on OA+ OB ( i j) + (8i + j) OP i + j. 7 7 Piste P on (, ). ) Pisteen P pikkvektori on OA+ OB ( xi + y j) + ( xi + y OP 7 7 x + x y + y Piste P on,. 7 7 j) x + x 7 O A () y + y i + 7 P j. () B 87. Kolmnten sivun on vektori c + 7i j ti sen vstvektori, ts. c ± ( 7i j). Kolmio muodostuu myös, jos c i + 8 j ti sen vstvektori, jolloin c ± ( i 8 j). 88. Pisteet A (, ), B(,0) j C(, ) ovt smll suorll, jos on sellinen reliluku t, että AB t BC eli i j t( i j ). Sdn ehdot t t j. Kosk ei ole luku t, jok toteuttisi smnikisesti molemmt ehdot, pisteet eivät ole smll suorll. t t 89. Pikkvektorin r i j kärki on pisteessä, jolle s s t t t x x j y. Edellisestä yhtälöstä sdn. s s s Sijoituksell jälkimmäiseen yhtälöön sdn x y x. Kuvjn on oheinen prelin kri välillä 0 x eli ikvälillä 0 s t s. y - - - - x

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 7 Pistetulo eli sklritulo 9. ) AB AD AB AD cos 90 0 0 D C ) AB DC AB DC cos 0 9 c) AB AC AB AC cos( AB, AC) 9 d) AB BD AB BD cos( AB, BD) ( ) 9 A B 9. ) i+ j j i j, jolloin + ( ). ), i+ 07, j j i j, jolloin (,) + 0,7 ( ) 0 c) i + 7j j i, jolloin + 7 0 d) i j j, jolloin 0 + 0 ( ) 0 9. ) x + 0, kun x. ) 8x 0, kun x. c) x + 0 kikill x:n rvoill, joten vektorit eivät ole kohtisuorss toisin vstn millään x:n rvoll. 97. ) cos(, ), jost (, ), 9 ) cos(, ), jost (, ) 9, 98. Kun suunnikkn sivuin ovt vektorit i j j i+ j, lävistäjinä ovt vektorit + i j i j. 8 cos(, ), jost (, ),. 0 99. Kolmion sivuin ovt vektorit AB i j, AC 7 i j j BC i + j. 8 + cos( AB, AC ) cos α, jost α 8,7 0 cos( AB, BC ), jost ( AB, BC) 70,. Tällöin β 80 70, 09,. Kolmion kolms kulm on 80 α β, 9. Huomutus: Jos toisess viheess lsketn vektoreiden AC j BC välinen kulm eli kolmion kulm C, sdn sille likirvo,8, jolloin kolms kulm on vstvsti 09,. y A α β B x C

8 Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 00. ( ) 0 + 0 cos + 9 0 + 0. Lskemll pistetulo vrmistetn, että vektori u i + j on kohtisuorss vektori u i + j vstn. Kysytty yksikkövektori on u i + j. Vstukseksi so- u pii myös sen vstvektori, joten tulos on ± i + j. 0. ) Kosk + j ovt toisin vstn kohtisuorss, niin niiden pistetulo on noll. Sdn ( + ) ( ) 0. Tämän rtkisu on ±. Mutt kosk j itoj vektoreit, niiden pituudet ovt positiivisi, joten. ) Kosk +, niin + eli ( + ) ( ), jost + + +. Tällöin 0 eli 0, joten j ovt toisin vstn kohtisuorss. 0. Kuvn merkintöjen mukn r + c j r c. Tällöin r c 0, sillä r c ympyrän säteinä. Kosk 0, vektorit j ovt kohtisuorss toisin vstn. Se merkitsee, että puoliympyrän sisältämä kehäkulm on suor. 0. Kuvn mukn c, joten c. Käytetään hyväksi pistetulon j vektorin pituuden välistä yhteyttä, jolloin sdn c ( c) ( c) c cosα + c. { cosα + c c Merkitsemällä, j c c sdn kosiniluse + c ccosα. 0. Jos neljäkkään sivuvektorit ovt kuvn mukisesti j, lävistäjinä ovt vektorit + j. Lsketn niiden pistetulo. ( + ) ( ). Kosk, pistetulo on noll, mikä osoitt, että lävistäjät ovt kohtisuorss toisin vstn. +

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 9 0. Nelikulmio ABCD on suunniks. Kun sivuvektorit vlitn kuvn mukisesti, lävistäjät ovt + j. Kosk ne ovt kohtisuorss toisin vstn, niiden pistetulo on noll. Sdn D C ( + ) ( ) 0. Tämän rtkisu + on ±. Mutt kosk j itoj vektoreit, niiden pituudet ovt positiivisi, joten. Suunnikkn kikki A B sivut ovt näin ollen yhtä pitkiä, joten suunniks on neljäkäs. 07. Suunnikkn lävistäjinä olevt vektorit d i + 8 j j e i j ovt kohtisuorss toisin vstn, sillä niiden pistetulo + 8 ( ) 0. Edellisen tehtävän nojll suunniks on neljäkäs. d Toisin: Kosk lävistäjät ovt toisin vstn kohtisuorss j puolittvt toisens, syntyy neljä suorkulmist kolmiot. Jos e lävistäjän puolikkit merkitään kirjimin j, sdn jokisen sivun pituudeksi Pythgorn luseen mukn +. Kyseessä olev suunniks on siis neljäkäs. 08. Esimerkiksi vektori i j on kohtisuorss vektori y B OA i + j vstn, kosk niiden pistetulo on noll. A Tällöin AB t( i j), joss t määräytyy niin, että vektorinob OA+ AB ( + t) i + ( t) j pituus ( + t) + ( t) on kksi kert vektorin OA pituus B. Yhtälöstä ( + t) + ( t) sdn neliöön korottmll j sieventämällä yhtäpitävä yhtälö t, joten t ±. Tällöin OB ( ± ) i + ( m ) j, joten piste B on ( +, ) ti (, + ). 09. Kosk vektoreiden u i+ j j v ri+ j välinen kulm on 0, sdn yhtälö r + r + cos0 eli. Yhtälö voi toteutu vin ehdoll r >. Tällä r + r + 8 ehdoll sdn neliöön korottmll j sieventämällä yhtäpitävä yhtälö r + 8r + 0. Vin juuri r + kelp. *0. Vektorit, j c ovt yksikkövektoreit, :n j :n välinen kulm on 0, :n j c :n välinen kulm 0 j c. Tällöin + c ( + c) + + 9c + c c O x + + 9 + 0 8 +,9.

c 0 Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj *. Ehto ( p ) ( c) 0 merkitsee, että suor AP suor BC eli piste P sijitsee A:n kutt kulkevll kolmion korkeussuorll. Toisest ehdost ( p ) ( c ) 0 seur vstvsti, että P on B:n kutt kulkevll korkeussuorll. Kun pistetuloyhtälöistä poistetn sulkeet, p p c + c 0 sdn Lskemll yhtälöt p c p c + 0. yhteen tulee p p + c c 0 eli ( p c) ( ) 0. Tämän tuloksen mukn P on myös C:n kutt kulkevll korkeussuorll, joten kolmion korkeussuort (ti korkeusjnt) leikkvt toisens smss pisteessä. A c p P C c B Vektorit vruuskoordintistoss 9. Kun kolmion kärjet ovt A(0, 0, 0), B(,, ) j C(,, ), niin sivuin ovt vektorit AB i j + k, AC i + j + k j BC i + 7 j + k. Niiden pituudet ovt vstvsti + ( ) + 7, + + 0 j + 7 + 9. Kosk pisimmän sivun neliö ei ole khden muun neliöiden summ, kolmio ei ole suorkulminen. 0. Kolmion khten sivun ovt vektorit AB i + j 9k AC i + j k, jolloin kolmnten sivun on BC i j + k. j cos( AB, AC) AB AC AB AC 9 0 ( AB, AC), C cos( AC, BC) AC BC AC BC ( AC, BC), A B Kolms kulm on 80 (, +, ),.. Pisteestä P(x, y, z) pisteisiin A(,, ), B(, 0, ) j C(,, 0) piirretyt vektorit ovt PA ( x) i + ( y) j + ( z) k, PB ( x) i + ( y) j + ( z) k j PC ( x) i + ( y) j + ( z) k. Niiden summ voidn sieventää muotoon PA + PB+ PC ( x) i + (9 y) j + ( z) k. Tämä on nollvektori vin, kun kikki kertoimet ovt nolli, jolloin x, y j z. Piste P on siis (,, ).

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. Jkosuhdevektorin lusekett käyttäen sdn OB+ OA i 8 j k + ( i j + k) OP i j + k. Piste P on siis (,, ). A(, -, ) Px (, y, z) () () B(, -8, -) O(0, 0, 0). v i + j k t( i j) + s(i j + k) + r( i + j k) ( t + s r) i + ( t s + r) j + ( s r) k t + s r Kerroinvertilu nt yhtälöryhmän t s + r Sen rtkisu on t, s r. s /, r /. Sdn tulos v + c.. Särmiö on suorkulminen, jos, c j c eli jos 0, c 0 j x + 0 c 0. Sdn yhtälöryhmä x + y + z 0 Sen rtkisu on x, y + z 0. j z. Särmiön tilvuus on V c.. Kolmion sivujen AB j AC pituudet ovt j c y. Niiden välisen kulmn kosini on c 8 + cos α c. Välisen B 0 kulmn sini on silloin sin α cos α. 0 Kolmion pint-l on A, 0. A α c C. Vektoreiden OA i + j k j OB i j + k määräämän kolmion sivujen OA j OB pituudet ovt j. Niiden välisen kulmn kosini on cos γ. Välisen kulmn 7 sini on silloin sin γ cos γ. Kolmion OAB pint-l on näin ollen 7 A O γ. Lusutn nyt kolmion pinh B

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj t-l knt AB j korkeutt h käyttäen. Kntvektorin on pituus on 9. Kolmion pint-llle sdn yhtälö 7 8 Siitä h,. 7 9 9 AB i j + k, j sen 7 9 h. Avruussuorn yhtälöt 0. ) Suor kulkee pisteen (,, ) kutt j sen suuntvektori on i + j k, joten suorn vektoriesitys on r i j + k + t( i + j k), t R. ) Kun vektoriyhtälö kirjoitetn muotoon x i + y j + zk ( t) i + ( + t) j + ( t) k, sdn kertoimien vertilust prmetriesitys x t, y + t, z t, t R. Prmetrimuoto voidn myös kirjoitt välittömästi, kun tunnetn suorn kiinteä piste j suuntvektori. c) Kun prmetriyhtälöistä rtkistn t j merkitään sdut lusekkeet yhtä suuriksi, sdn suorn koordinttimuotoinen yhtälö x + y z. Myös koordinttimuoto sdn välittömästi tunnetust pisteestä j suuntvektorist.. Pisteet A(, 0, ), B(,, 8) j C(,, ) ovt smll suorll, jos vektorit AB j AC ovt yhdensuuntiset. Näin on trklleen silloin, kun on sellinen reliluku t, että AB t AC. Sdn yhtälö i + j k t( i + j k), jot mikään reliluku t ei toteut. Siis pisteet eivät ole smll suorll.. Suorn kltevuuden xy-tsoss määrää kulmkerroin k ti suuntvektori s. Siitä, että kulmkerroin on suuntkulmn tngentti, sdn yhteys s i + k j. ) Kulmkerroin on, joten suuntvektoriksi sopii s i + j. Normlivektoriksi voidn vlit n i j sillä perusteell, että s n 0. ) Kulmkerroin on k, joten suuntvektoriksi sopii s i + k j. Normlivektoriksi käy n ki j. c) Kulmkerroin on Normlivektori on. Suuntvektoriksi käy i j ti sievempänä s i j. n i + j. Huom normlivektorin j suorn kertoimien välinen yhteys. Tulokset s i j j n i + j soveltuvt myös, vikk jompikumpi kertoimist j olisi noll.

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. Vektoriesityksestä r i j + t(i + j), t R, nähdään, että suorn yksi piste on (, ) j suuntvektori s i + j. Normlivektoriksi voidn vlit n i j, joten suorn yhtälö on x y + c 0. Kun tähän sijoitetn kiinteän pisteen koordintit, sdn c:n rvo c. Suorn yhtälö on x y 0. x 0 t. Suorille sdn prmetriesitykset L : y + t j L : z t x + s y 7 + s z + s. Tutkitn nyt, onko sellisi lukuj t j s, jotk ntvt smn pisteen. Sdn yhtälöryhmä + t 7 + s Kksi ensimmäistä yhtälöä toteutuu, kun t ½ j 0 t + s t + s. s. Nämä luvut eivät toteut kolmtt yhtälöä. Suorill ei ole yhteistä pistettä. Jos rtkisuss hlutn käyttää vektoreit, tutkitn, onko sellisi lukuj t j s, että 0i j + k + t( i + j k) i + 7 j k + s(i + j + k). Kertoimien vertilu joht yllä esitettyyn yhtälöryhmään.. Vektoriyhtälöstä i j + k + t( i + j + k) i + 9 j + k + s(i j k) eli ( t ) i + ( + t) j + ( + t) k ( + s ) i + (9 s) j + ( s) k sdn yhtälö- t + s ryhmä + t 9 s Sen toteuttvt luvut t j s. Yhteisen pisteen + t s. pikkvektori on siis ( 0) i + ( + ) j + ( + ) k 7i + j + k, joten suorien leikkuspiste on ( 7,, ).. Suort r j + k + t( i 7 j k) j r i j + k + t( i + j + k), t R, ovt yhdensuuntiset, jos suuntvektorit ovt yhdensuuntiset eli jos on sellinen reliluku s, että i 7 j k s( i + j + k). Tästä määräytyy s, jolloin tulee oll j. Annetuist suorist toinen kulkee pisteen (0,, ) j toinen pisteen (,, ) kutt. Suort eivät yhdy, sillä näiden pisteiden välinen vektori i 7 j + k ei ole yhdensuuntinen suuntvektoreiden knss. x y z 7. Koordinttimuodost nähdään suorn piste A(,, ) j suuntvektori s i j + k. Vstvsti muodost sdn piste x + y 7 z B(, 7, ) j suuntvektori s i j k. Ainkin suort ovt yhdensuuntiset, + sillä s s. Pisteiden A j B välinen vektori on AB i + j k. Sekin on yhdensuuntinen vektoreiden s j s knss, mikä merkitsee, että kysymyksessä on sm suor.

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 8. Pisteiden A(,, ) j B(, 7, 0) kutt kulkevn suorn prmetriesitys on x 0t, y + 8t j z t, t R. Suor koht yz-tson pisteessä, jonk x-koordintti on noll. Se svutetn t:n rvoll. Silloin y j z, joten kysytty piste on (0,, ). 9. Pisteiden (,, ) j (, 0, ) kutt kulkev vlonsäteen suuntvektori on s 8i + j 8k. Suorn prmetriesitys on näin ollen x + 8t, y t, z 8t, t R. Kun setetn z 0, sdn t ½. Silloin x 8 j y ½. Tuloksen on piste (8, ½, 0). Vstvsti kärjen (,, ) kutt kulkevlle suorlle sdn xy-tson pisteeksi (8, 8½, 0). Kärjen (0,, ) kutt kulkev suor puolestn leikk xy-tson pisteessä (, 8½, 0). Nämä kolme pistettä yhdessä pisteiden (, 0, 0), (,, 0) j (0,, 0) knss määräävät kuvn piirretyn vrjomonikulmion. x z y 0. Lentokone on tien y x + 0 ylittäessään z korkeudell h. Mllikuvn piirretyn suorkulmisen kolmion ABC kärkipisteet ovt A( x, x +0, h) A ( x, x + 0, h), B ( x, x + 0, 0) j O y B C(70, 8, 0). Vektori BC OC OB 70i + 8 j ( xi + ( x + 0) j) x C(70,8,0) ( 70 x ) i + (8 + x 0) j. Vektori AC on lentokoneen suuntvektorin i+ j k suuntinen j toislt yhtä kuin BC BA, joten sdn yhtälö t(i + j k) BC BA eli t( i + j k) ( 70 x ) i + (8 + x 0) j hk, t > 0. Vektoreiden identtisyydestä sdn ehtoryhmä t 70 x, t 8 + x 0 j t h. Näistä rtke t 0 j h 0. Kone on 0 metrin korkeudell ylittäessään tien. tie

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj Tson yhtälöt. ) xy-tson suuntisen tson yhtälö on muoto z k vkio. Kosk piste (,, ) on tässä tsoss, yhtälö on z eli z + 0. ) yz-tson suuntisen tson yhtälö on muoto x k. Sdn x eli x 0 c) xz-tson suuntisen tson yhtälö on muoto y k. Sdn y eli y 0.. Sijoitetn yhtälöön x y + z + 9 0 lusekkeet x t, y t j z + t, jolloin määräytyy t. Leikkuspiste on (,, 0).. Suorn prmetriesitys on x + t, y + t j z 7 + t, t R. Selvitetään, millä t:n rvoll suorn piste on tsoss x + y + z. Yhtälöstä + t + ( + t) + 7 + t sdn t. Vstv piste on (,, ). 7. Pisteiden (,, ) j (,, ) kutt kulkevn suorn suuntvektori i j k on tson normlivektori, joten tson yhtälö on muoto x y z + d 0. Kosk piste (,, ) on tsoss, on + + d 0, jost d. Tson yhtälö on näin ollen x y z + 0. 8. Pisteet A(,, ), B(,, ), C(,, ) j D(,, ) ovt smss tsoss, jos vektorit AB i j k, AC j j AD i + k ovt smss tsoss. Näin on trklleen silloin, kun on selliset reliluvut t j s, että AB t AC+ s AD eli i j k t j + s( i + k). Huomtn, että luvut t j s toteuttvt yhtälön. Siis pisteet A, B, C j D ovt smss tsoss. 9. Vlitn suorlt x + t, y + t j z + t, t R, kksi pistettä A(,, ) (t 0) j B(0, 0, 0) (t ). Nämä j piste P(,, ) ovt tehtävän minitsemss tsoss, jolloin siinä ovt myös vektorit PA j + k j PB i j k. Normlivektori n i + j + ck on näitä vstn kohtisuorss, mistä seur pistetuloyhtälöt + c 0 j c 0. Sdn c j c. Normlivektoreit ovt kikki vektorit c i c j + ck c( i j + k), c 0. Riittää nt vstukseksi näistä yksi, esimerkiksi i j + k. 0. Tson normlivektori i j + k voidn lske edellisen tehtävän tpn. Tson yhtälö on näin ollen muoto x y + z + d 0. Kosk piste (,, ) on tässä tsoss, on d. Tson yhtälö on x y + z 0.. ) Piste (,, ) on tson r i + j + k + t( i + j) + s( i k), t, s R, piste. Vektorit i + j j i k ovt tson suuntvektorein kohtisuorss normlivektori i + j + ck vstn. Sdn yhtälöt + 0 j c 0. Normlivektoriksi voidn vlit i j + k ( ). Tson yhtälö on x y + z + d 0. Sijoittmll

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj tähän tunnetun pisteen koordintit sdn d. Kysytty koordinttimuotoinen yhtälö on x y + z 0. ) Tson r i j + k + t( i j) + s( i + j k), t, s R, koordinttimuodoksi sdn kuten -kohdss x + y + z 0. c) Tson r i j k + t( i + j k) + s(i + j + k), t, s R, koordinttimuodoksi sdn kuten -kohdss x y z 0.. Tson suuntvektoreiksi voidn vlit pisteiden (,, ) j (, 7, ) j toislt (,, ) j (,, ) väliset vektorit 8i + j k j i + j k. Vektoriyhtälöksi sdn r i + k + k + t(8i + j k) + s(i + j k), t, s R.. Piste P(0,, ) on pisteiden A(,, ), B(,, ) j C(,, ) määräämässä tsoss, jos on selliset luvut t j s, että AP t AB+ s AC. Sdn 8i j k t( i + j 7k) + s( i j + k). Ehto joht yhtälöryhmään t s 8 t s Sen toteuttvt luvut t j s. Tulos merkitsee, että 7t + s. piste P on pisteiden A, B j C määräämässä tsoss.. Tson x y z + 0 normlivektori on n i j k. Jos vektori n i + j + ck on tson r i + k + t( j + k) + s(i + k), t, s R, normlivektori, niin kohtisuoruusehtojen mukn + c 0 j + c 0. Voidn vlit n i j k ( ). Annettujen tsojen normlivektorit ovt yhdensuuntiset, joten myös kyseiset tsot ovt yhdensuuntiset.. Kysytty pistejoukko on jnn A(,, )B(,, ) keskinormlitso. Se kulkee keskipisteen (, 0, ½) kutt, j sen normlivektoriksi voidn vlit BA i + j + k. Tson yhtälö on muoto x + y + z + d 0. Sijoittmll tähän keskipisteen koordintit rtke d 0½. Kun yhtälö vielä kerrotn :ll, sdn tulos x + y +z 0.. Olkoon kysytty piste C. Tso x y + z 0 on jnn A(,, ) C(x, y, z) keskinormlitso. Jnn keskipiste on tson piste B x, y, ). Tson normlivektoriksi voidn vlit ( 0 0 z0 AB x + ) i + ( y ) j + ( z ) k. Kosk myös i j + k ( 0 0 0 on normlivektori, on AB Kertoimien vertilu nt yhtälöt 0 t( i j + k ) jollkin t:n rvoll. x + t, y t j 0 0 z 0 + t. Kun lusekkeet sijoitetn tson yhtälöön, sdn + t ( t) + + t 0, jost t. Siis B x, y, z ) ( x C koordintit rtkevt yhtälöistä sdn piste (0,, ). ( 0 0 0 y +, 0 z + j A (-,, ) B ( x,y,z) 0 0 0 ( x, y, z), 0, ). Pisteen. Tulokseksi C

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 7 7. Olkoon P mielivltinen tson piste j r sen pikkvektori. n Silloin tson vektori r j normlivektori A on n ovt toisin vstn kohtisuorss, joten P ( r ) n 0. Poistmll sulkeet j siirtämällä termi r päästään tson esitykseen r n r. O 8. Olkoon s i j k Auringon säteiden suuntvektori j z piste P(x, 0, z) seinällä olev lipputngon nupin A(, 0, ) vrjo. Pisteen P pikkvektori on OP OA+ AP OA+ ts, P s A t R. Sijoittmll tähän vektoreiden koordinttiesitykset sdn yhtälö xi + zk i + j + 0k + t(i j k) j y siitä ehdot x + t, 0 t j z 0 t. Keskimmäisestä x yhtälöstä rtke t, jolloin x j z. Nupin vrjo osuu seinään pisteessä P (, 0, ). r Kulmt vruudess 8. ) Suorien y x j y x + 7 suuntvektorit ovt s i + j j s i j. Niiden väliselle kulmlle pätee cosα, joten α. Suorien välinen kulm on. 0 ) Suorien x + y 0 j x y 0 0 suuntvektoreiksi voidn vlit s i j j s i + j. Kulmlle pätee cosα, jost α, 7. Tämä on terävänä kulmn suorien välinen kulm. Huomutus: xy-tson suorien välinen kulm voidn selvittää myös lskemll suorien normlivektoreiden välinen kulm. Kohdn tpuksess normlivektorit ovt n i j j n i j. + x y + 9. Suor, z on xy-tson suuntinen j sen suuntvektori on y + z + s i j. Suorn x suuntvektori on s i + j + k. Vektoreiden väliselle kulmll pätee cosα, jost α 0, 8. Suorien välinen kulm on 77,. 70. Suorn r i j + k + t(i j) suuntvektori on s i j. Jos n i + j + ck on tson r i j + t( i + k) + s( j k) normlivektori, niin + c 0 j c 0. Nor-

8 Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj mlivektoriksi voidn vlit n i j k ( ). Suuntvektorin j normlivektorin väliselle kulmll sdn yhtälö cosβ, jost β 9,. Kysytty kul- + m on 0,8. 7. Suorn r i + j k + t( i + j k) suuntvektori on s i + j k. Jos n i + j + ck on tson r i + j + k + t(i + j k) + s(i + j + k) normlivektori, niin + c 0 j + + c 0. Yhtälöprist sdn 9 9 j c. Normlivektoriksi voidn vlit n 9i j 9k 9 ( 9). Suuntvektorin j normlivektorin pistetuloksi tulee noll, joten suor on tson suuntinen. Suorn j tson välinen kulm on näin ollen 0. 7. Kosk suor on kohtisuorss tso x y + z 0 vstn, sen suuntvektori tson normlivektori i j + k. Kosk suor kulkee pisteen (,, ) kutt, sen vektoriyhtälöksi tulee r i + j + k + t(i j + k), t R. Suorn prmetriesitys on x + t, y t, z + t. Sijoitus tson yhtälöön nt ( + t) ( t) + + t 0, jost t. Leikkuspisteeksi tulee (,, ). 7. Kosk suor r j + k + t(i + j k), t R, on tson T normli, tämän tson normlivektori on n i + j k. Jos n i + j + ck on tson T normlivektori, se on kohtisuorss tson suuntvektoreit i + j j i + k vstn j sdn yhtälöt + 0 j + c 0. Normlivektoriksi voidn vlit n i + j + k. Normlivektoreiden väliselle kulmlle sdn yhtälö + cosα, jost α 8, 8. Tämä on kysytty tsojen välinen kulm. 9 7. Suorn r i k + t( i + j k), t R, suuntvektori on s i + j k j tson x + y 0 0 normlivektori n i + j. Vektoreiden välinen kulm on β. ) 0 + cos β cos ±, jost 0 + 0 ti. Molemmt :n rvot sopivt rtkisuksi. 0 n 0 s ) cosβ cos + + Tpukselle β ei tule rtkisu., jost. n 0 s 0

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 9 7 Pisteen etäisyys suorst j tsost 77. Tsojen x y z + 0 j x y z 0 normlivektorit n i j k j n i j k n ovt yhdensuuntiset, joten myös tsot ovt yhdensuuntiset. Vlitn tsost x y z + 0 jokin piste, esimerkiksi piste (, 0, ). Sen etäisyys tsost x y z 0 on d. Siis myös t- 0 + + sojen välimtk on. 78. Kysytty piste on tson x + y z + 0 0 j sille pisteen (,, ) kutt piirretyn normlin leikkuspiste. Tämän suorn suuntvektoriksi voidn vlit tson normlivektori i + j k. Normlin yhtälö on eli prmetri- x y z + muodoss x + t, y + t, z t, t R. Suorn pisteen pitää oll tsoss, joten + t + ( + t) ( t) + 0 0. Tästä t, jok nt kysytyksi pisteeksi (0,, ). Pisteiden (,, ) j (0,, ) välimtk on 9 + + 9. + + + 0 8 8 Trkistus: Etäisyysluseke nt d. + + 79. Jos tson normlivektori on n i + j + ck, niin sen j suuntvektoreiden pistetulot ovt nolli eli + c 0 j 0. Normlivektoriksi käy i + j + k. Tson yhtälö on x + y + z + d 0. Kosk piste (,, ) on tsoss, on d. Pisteen 8 + 9 (8,, ) etäisyys tsost on d. + + 9 80. Jos tson normlivektori on n i + j + ck, niin sen j suuntvektoreiden pistetulot ovt nolli eli + + c 0 j + + c 0. Normlivektoriksi käy i j + k (c ). Tson yhtälö on x y + z + d 0. Kosk piste (,, ) on tsoss, on d. Origon etäisyys tsost x y + z 0 on 9. 9 x 8. ) Suorn + y z yksi piste on A(,, ) j suuntvektori s i + j + k. Vektori s j vektori P0 P ts AP0 ovt kohtisuorss toisin vstn, jolloin s ( ts AP0 ) 0. Tästä t s s AP j 0 z A P 0 ts P L O y x

0 Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj t s AP0 s AP 0. Piste P 0 on (,, ), jolloin AP0 9i j 8k s s j s AP0 0. Vektorin s pituuden neliö on 0, joten t. Pisteen P pikkvektori on OP OA + ts i + j + k ( i + j + k) i + j k. Piste P on näin ollen (,, ). ) Pisteen (,, ) etäisyys suorst on ( + ) + ( ) + ( + ) 9. 8. Pisteiden A(,, ) j B(,, ) kutt kulkevn suorn suuntvektori on s i + j k. Piste P 0 on (,, ), jolloin AP i k j s AP 9. Vektorin 0 s pituuden neliö on, joten t 9 9. Silloin t s. Pisteen P 0 etäisyys suorst sdn suorkulmisen kolmion kteettin. Kosk hypotenuusn pituus on j 9 8 7 toisen kteetin pituus, tulee toisen kteetin pituudeksi. 0 *8 Vektorin projektiot 8. Merkitään AB i + j + k j CD i j + k d. Silloin d 8 + 8 d. Projektion pituus on. d 9 7 8. ) Kuvn merkityt vektorit ovt i + j + k j i + j k. Silloin +. Tämä on d suorkulmisen kolmion kteetin pituus. Kosk hypotenuusn pituus on, on toisen kteetin pituus eli kysytty etäisyys 9 d. ) Suunnikkn pint-l on d.

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 87. Kuvn merkityt vektorit ovt i j + k j 7i + j k. Silloin 7 8 0 8 9 7. Suorkulmisen kolmion kteetin pituus on 7. Kosk hypotenuusn pituus on 0 9 d 0. 9 C(,-, -), on toisen kteetin pituus eli kysytty etäisyys A(,-, ) d B(8,,-7) 88. Lsketn ensin kolmion A(,, )B(, 0, )C(,, ) kärjestä A knt BC vstn piirretty korkeus. Se on pisteen A etäisyys pisteiden B j C kutt kulkevst suorst eli vektorin BA i j + k kärjen etäisyys vektorin BC c i j + k määräämältä suorlt. Sdn c + + c. c 9 9 Tämä on toisen kteetin pituus suorkulmisess kolmioss, jonk hypotenuus on. Silloin toinen kteetti eli kolmion korkeus on. Kolmi- 9 9 on pint-l on 9. 9 89. Annetut pisteet j käyttöön otetut vektorit on nimetty kuvn esittämällä tvll. Sdn CA i j + k CB i j + k OC c i + j k (-,,-) C c A(-,, ) B(0,,-) P O Edelleen + + (i j + k) (i j + k) Kysytty projektio P sdn lskemll sen pikkvektori. i j + k. OP c + 7 i + j k + i j + k i + j k Vstus: Projektio on (,, ).

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj Lisätehtäviä Vektoreiden summ j erotus. Summ + + c + d + e on vektori, jonk lkupiste on :n lkupiste j kärki e :n kärki. + ). AC AD AB ( d ) + ( + + d. d j e c. Osnopeudet lsketn yhteen vektorein, jolloin tuloksen on sekä liikesuunt että nopeuden itseisrvo eli rtnopeus (vuhti). Nyt nopeus sdn suorkulmisen kolmion hypotenuusn. Nopeuden itseisrvo on v,0 +, m/s,m/s., m/s v,0 m/s Vektorin kertominen luvull. ) ( + ) ( ) + + + ) ( ) ( ) +,(0,8 ) + +,, ( +,) + ( +,), ( AB AC) ( AC AB) + ( AB+ AC AB AC AC+ AB+ AB+ AC ( + + ) AB + ( + ) AC 8 AB AC AC + ) PC c) AQ + PQ PB PC + CQ+ QP c) ). ) d) e) f) 0. OR + c, RS j PQ c + ( ) c.. Vektorin d kärki on suunnikkn lävistäjäsuorll, jos vektorit DB d j BP ovt yhdensuuntiset. Nyt BP AP AB d ( d). Tämä osoitt, että DB BP. A R A O d B c Q C P Q () () D B - d S C P P

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. Kosk + c 0, niin + c 0 j edelleen ( ) c. Tämä osoitt, että vektoreiden, j c kärkien väliset vektorit ovt yhdensuuntiset, joten kärjet ovt smll suorll. c c Komponentit j knt. Oheisen piirroksen mukisesti OA OB+ OC niin, että molemmt komponentit ovt OA:n pituisi. B 0 0 O A C v x 7 m/s. Kuvss v 7 m/s, jolloin v x m/s. v. Vektorit u j v + t eivät sovi tson kntvektoreiksi, jos ne ovt yhdensuuntisi eli jos on sellinen luku s, että + t s( ). Kosk j ovt tson kntvektorit, tulee oll s j t s. Sdn t.. 8 + t( ) + s( + ) ( t + s) + ( t + s). Kertoimien vertilust sdn t + s 8 j t + s, jolloin t j s. Tulos: 8 + ( ) + ( + ). Vektorit + ( k ) j ( k) + ovt vstkkissuuntiset, jos on sellinen negtiivinen luku t, että + ( k ) t( ( k) + ). Kertoimien vertilu nt ehdot t tk j t k. Tästä k k + 0, jok toteutuu vin positiivisill rvoill k ti k 7. Silloin t < 0 j vektorit ovt vstkkissuuntiset. Sellisi k:n rvoj, joill vektorit olisivt smnsuuntisi, ei ole. Jnn jkosuhde. Kolmioss ABC vektorit AE, BF j CD ovt keskijnvektoreit. Lsketn niiden summ j käytetään siinä kolmion sivuvektoreit. AE+ BF + CD ( AB+ BC) + ( BC+ CA) + ( CA+ AB) ( AB+ BC+ CA) 0 0 A F D C E B

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. CM CB+ BM + ( + c) + c M E c D A B C. ) Jkopisteluseen nojll OC A C () () B +. ) 8 OC OA+ AC + ( ) + A B C O. Jkopisteluseen nojll AB + AC AD. Vektorille CE sdn esitysmuoto C CE AE AC AD AC () AB+ AC AC AB AC. D 0 0 0. Kolmion kulmn puolittj jk vstisen sivun viereisten sivujen suhteess, joten jkopisteluseen mukn 7 + 0 c. 7 O A (7) c E (0) () B. Kolmiot BEP j DAP ovt yhdenmuotoisi (kk) mittkvss :, joten BP : PD :. Silloin jkopisteluseen mukn AB+ AD AP AB+ AD. A D P B E C 7. Oheisess kuvss AF ( + c). Kolmiost FEC sdn FE+ EC FC eli t AF+ s BC FC, t, s R. c C F E A D B

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj t t t Edelleen ( + c) + s( c ) ( c ) j siitä ( s) + ( + s) c c. t t Kertoimien vertilust sdn yhtälöt s j + s, joist rtke t j s. Näistä seur, että ) piste E jk sivun BC suhteess : ) piste F jk jnn AE suhteess :. Vektorit tsokoordintistoss. i + j 0 i + j 9 + c i 7 j + 9 d i + 8 j + Pituusjärjestys on,, c, d.. Olkoon vektorin 7 i + 8 j lkupiste (x, y). Kosk sen loppupiste on (, ), sdn yhteen lskemll xi + y j + ( 7i + 8 j) i j. Tästä rtke x j y 9. Alkupiste on siis (, 9).. Olkoon piste, johon päädytään, (x, y). Sen pikkvektori on x i + y j. Vektorin i j pituus on + 9, joten pisteestä (, ) tehty siirtymä on. Pikkvektori x i + y j voidn nyt lusu pisteen (, ) pikkvektorin j vektorin summn eli xi + y j i j + (0i j). Tästä rtke x j y. Päädytään siis pisteeseen (, ).. Vektorin i + m j pituus on + m. Ehto + m < m + on yhtäpitävä ehdon + m < m + m + j edelleen ehdon m > knss. Tämä ts toteutuu rvoill m >,, joten jokisell luvull m,,, vektorin i + m j pituus on pienempi kuin m +.. ) Vektorit xi + j j i j ovt yhdensuuntiset trklleen silloin, kun on sellinen reliluku t, että xi + j t( i j). Sdn ehdot t x j t. Näistä t j x. Stu x:n rvo on tehtävän rtkisu. ) Edellisen kohdn mukn vektorit xi + j j i j ovt yhdensuuntiset vin niin, että ne ovt vstkkissuuntiset, sillä t. Siksi ei ole sellist x:n rvo, joll vektorit olisivt smnsuuntiset.

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. Etsitään luvut t j s, joille i + j t(i j) + s(i j) (t + s) i + ( t s) j. Kertoimien vertilu nt t + s j t s, joist t j s. Komponenttiesitys on i + j (i j) (i j). 7. Pikkvektorin i + ti j + t j kärki on pisteessä ( x, y) ( + t, + t). Kun yhtälöprist x + t, y + t eliminoidn prmetri t, sdn yhtälö x + ( y + ) eli x y 0. Se esittää suor. 8. Kolmion kolms sivu on r r (sin φ + cos φ) i + (sin φ cos ) j. φ Sen pituus on (sin φ + cos φ) + (sin φ cos φ) y r r r (sin φ + cos φ). Kosk sinin neliön j kosinin neliöiden summ on, tulokseksi tulee. r x Pistetulo eli sklritulo. Vektorit xi + j j i j ovt kohtisuorss toisin vstn, kun niiden pistetulo on noll eli x 0. Tästä x.. Vektori i j vstn kohtisuorss on muiden muss vektori i + j, kosk 0. Kohtisuort yksikkövektorit ovt näin ollen ± ± (i + j).. Yhtälöprist + 8i + j j + 7i j rtke i + j j i j. Silloin cos(, ), jost kulm on noin,. 0 0. Kun vektoreiden i j j ri + j välinen kulm on, toteutuu yhtälö r. Sdn neliöön korottmll j sieventämällä yhtälö r + r 8r 0 j siitä r ti r. Trkistus: vin rvo r käy.. Vektori OA 7 i + 9 j vstn kohtisuor vektori on esimerkiksi 9i 7 j, joten AB t( 9i 7 j), t R. Ehdost sdn t 9 + ( 7) 7 + 9, joten AB OA t ±. Silloin y O A B x

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 7 9 7 OB OA+ AB 7i + 9 j ± (9i 7 j) (7 ± ) i + (9 m ) j. Kysytyt vektorit ovt OB i + j ti OB i + j.. ) AB AB AB ) AB AD AB AD cos 0 D c) AB BE AB BE cos0 ( ) E C d) AB BC AB BC cos 0 F A B 7. Jos smst kärjestä lkvt neljäkkään sivuvektorit ovt j, niin lävistäjinä ovt vektorit + j. Silloin ( + ) ( ) 0, sillä j ovt neljäkkään sivuin yhtä pitkiä. Kosk pistetulo on noll, lävistäjät ovt kohtisuorss toisin vstn. 8. ( + ) + ( ) + + + + sivujen neliöiden summ + + A D + B C 9. ( ) 9 + 9 cos0 + 9 ½ + 7 0. ) i) F F + N 90 N 77 N ii) F F 0 + 7 N 7 8 N 0 N ) i) s s 7, m ii) s s, + (,) m, m,9 m c) i) W F s 7, Nm 90 J ii) W F s ( 0, + 7 (,)) Nm 90 J. Oheisen kuvn merkinnöin m ( + ), joten m +. Toislt + ( + ) + + j cos(, ). Yhdistämällä nämä tiedot sdn ensin + +, joten m m +.

8 Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj Vektorit vruuskoordintistoss. AB ( ) + ( ) + ( ). Vstvsti AC j BC. Kosk BC BA + AC, pisteet A, B, j C ovt smll suorll.. i j + k i j + k 7 7 7 7. Kun i + j k j i j + k, niin ) + ( ). ) cos(, ), jost (, ),. 7. Kosk ( i + 7 j + k ) ( i + j k ) + 7 9 0 j ( i + 7 j + k ) ( i j + k ) 7 + 0, niin vektori i + 7 j + k on kohtisuorss sekä vektori i + j k että vektori i j + k vstn.. BA 7 i + j + k j BC i + j + k. Vektoreiden välinen kulm sdn yhtälöstä cos α, jost kulm α on noin 9,. + + 8 9 7. Olkoon vektorin x loppupiste (x, y, z). Silloin x xi + y j + zk ( i + j + k) ( x ) i + ( y ) j + ( z ) k. Kosk x :llä on sm suunt kuin vektorill i j + k, niin x t ( i j + k ), t > 0. Kosk ts x, sdn yhtälö t + ( ) + t 8 9t, jost t. Vektori x 9 (,, ) 8 8 on siis i j + k. Vertmll tätä luss stuun x :n O 8 8 esitykseen, sdn yhtälöt x, y, z. Näistä sdn loppupisteeksi ( x, y, z) (,, ). x ( x, y, z) 7. Olkoon kysytty vektori x. Se voidn lusu khden vektorin erotuksen muodoss x c ( + ). Kun tähän sijoitetn i + j + k, i j + k j c i + 7 j k j sievennetään luseke, sdn x i + 9 j k. c x

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj 9 8. Kolmion pinopisteen pikkvektori on OM ( + + c), joss, j c ovt kärkien pikkvektorit. Tässä tehtävässä i, 8 j j C(0,0,) 8 c k, joten OM (i + 8 j + k) i + j + k. c M B(0,8,0) Pinopiste M on siis (,, ). A(,0,0) 9. Kolmion P P kärjet ovt pisteissä (,, ), (,, ) j (,, ). Kolmion jokisen P sivun pituus on. Kolmio l voidn lske tssivuisen kolmion ln lusekett ( ) käyttäen. Alksi sdn, 0. 0. Kolmion kärjet ovt pisteissä O (0, 0, 0), A (½,, 0) j B (0,, ). Tällöin sivujen pituudet ovt OA +, OB + j AB +. Kolmio on siis tskylkinen. Knt OB vstn piirretty korkeusjn h sdn yhtälöstä h. Kolmion pintlksi tulee + A OB h. x z O h A B y Toisin: Vektoreiden OA i + j j OB j + k välisen kulmn kosini on pistetulo ΟΑ ΟB 0 sovelten cos γ. Kosk sin γ + cos γ j ΟΑ ΟB 0 < γ < 80, on sin γ cos γ. Tästä sinin rvoksi tulee. Kolmion pint- l on A OA OB sin γ.. Pisteiden (, ½, ) j (, ½, ) välinen vektori on s i j k. Tson vektoreit puolestn ovt i + j k j i + k. Kosk s j s, niin suor on kohtisuorss tso vstn.

0 Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. ) + + ) c) d) 0 + Avruussuorn yhtälöt. Suorn l yhtälö on OP r u + tv, t R.. ) ) c) O c f O e O d. Vektorimuodost r i + j + t(i j), t R, sdn piirtämistä vrten suorn pisteitä: (, ), kun t 0, (, ), kun t, j trkistukseksi (0, ), kun t.. Pisteiden A(9,, ) j B(,, ) kutt kulkevn suor suuntvektori on s AB i + j + k. Vstvsti pisteiden C(,, ) j D(7,, ) kutt kulkevn suorn suuntvektori on Smoin ovt suort. s CD 8 i + 0 j + 8k. Suuntvektorit ovt yhdensuuntiset.. Suorien suuntvektorit ovt s AB 9 i j + k j s CD i + ( k ) j k. Asetetn vektoreiden pistetulo nollksi j sdn 7 k + 0. Tästä k 0.. Pisteiden A(,, 8) j B(,, 7) kutt kulkevn suorn vektoriesitys on r i + j + 8k + t(i + j + k). Pisteiden C(,, ) j D(, 0, 7) kutt kulkev suor on vstvsti r i + j + k + s(i j + k), t, s R. Leikkuskohdss pikkvektorit ovt smt: i + j + 8k + t(i + j + k) i + j + k + s(i j + k) Sdn i + 0 j + k (s t) i + ( s t) j + (s t) k. Kertoimien vertilu nt kolme ehto, jotk kikki toteutuvt, kun t j s. Yhteisen pisteen pikkvektoriksi tulee r i + j + k, joten leikkuspiste on (,, ).

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj x 7. Suorien y z x j + y z suuntvektorit ovt s i + j + k j s i + j k. Suuntvektorit ovt erisuuntiset, joten suort leikkvt toisens ti ovt ristikkäiset. Yhtälöpri j + y x y x toteutuu, kun x j y. Nämä ntvt kuitenkin suorille eri z:n rvot ( j ), joten yhteisiä pisteitä ei ole. Suort ovt siis ristikkäiset. 8. Säteet kohtvt, jos on selliset reliluvut t j s, että + tv OP sv OP +. Sdn yhtälö 0i + t(i + j + k) 0i + 80 j + 00k + s( i j k) t + 0 s + 0 P j siitä ehtoryhmä t s + 80 Khdest lemmst t s + 00. O yhtälöstä rtke t 0 j s 80. Nämä eivät kuitenkn toteut ylintä yhtälöä. Johtopäätös on, että säteet eivät koht toisin. P v v Tson yhtälöt. Vektori i + j k on kohtisuorss tson x y z 0 normlivektori i j k vstn, joten vektori i + j k on tson suuntinen.. ) Tso x y + 0 on z-kselin suuntinen. ) Tso x z 0 on y-kselin suuntinen. c) Tso z on x- j y-kselien suuntinen.. ) Tso x y + z 0 leikk x-kselin pisteessä, joss y z 0. Silloin x j kysytty piste (, 0, 0). Vstvsti sdn kksi muut leikkuspistettä (0,, 0) j (0, 0, ). ) Tson x y + z 0 j xz-tson yhteisissä pisteissä on y 0. Leikkuskuvioksi tulee suor x + z 0.. Suorn A(,, 0)B(,, ) suuntvektori i j k ti i j k on tson normlivektori, joten tson yhtälö on muoto x y z + d 0. Kosk piste (, 0, ) on tsoss, tulee oll d. Tson yhtälö on x y z 0.. Tson normlivektori i + j + ck on kohtisuorss vektoreit i + j + k j i + j + k vstn, joten + + c 0 j + + c 0. Voidn vlit normlivektoriksi i + j k. Tson yhtälö on silloin muoto x + y z + d 0. Kosk piste (,, ) on tsoss, tulee oll d 8. Tson yhtälö on x + y z 8 0.

Vektorit (MAA) Tehtävien rtkisuj. ) Pisteet A(,, ), B(,, ) j C(,, ) määräävät tson suuntvektorit AB i j + k ti i j + k j AC j k. Pisteen A pikkvektori on i + j k, joten tson yhtälöksi tulee r i + j k + t( i j + k) + s( j k), t, s R. ) Tson normlivektori i + j + ck on kohtisuorss vektoreit i j + k j j k vstn, joten + c 0 j c 0. Voidn vlit normlivektoriksi i j k. Tson yhtälö on silloin muoto x y z + d 0. Kosk piste (,, ) on tsoss, tulee oll d. Tson yhtälö on x y z 0. Toisin: Jetn koordinttimuoto x + y + cz + d 0 vkioll d 0 (jollei tso kulje origon kutt) j sdn muoto ex + fy + gz + 0. Sijoitetn tähän tunnettujen pisteiden koordintit, jolloin muodostuu yhtälöryhmä e f + g + 0 Sen rtki- e + f g + 0 e + f g + 0. sun e, f j g. Kun nämä sijoitetn yhtälöön ex + fy + gz + 0 j kerrotn se :ll, sdn tulos x y z 0. 7. Tson normlivektori i + j + ck on kohtisuorss sekä vektori i + j + k että pisteiden (,, ) j (,, ) kutt kulkev vektori j vstn. Siitä sdn ehtopri + + c 0 j 0. Vlitn, jolloin c. Normlivektoriksi käy i k, joten tson yhtälö on muoto x z + d 0. Kosk piste (,, ) on tsoss, on d j tson yhtälö x z 0. x y z + 8. Suor leikk xy-tson pisteessä, joss z 0. Tällöin suorn yhtälöstä sdn x 8 j y. Muut leikkuspisteet ( 9, 0, ) j ( 0,, ) sdn vstvsti. x z 9. Suorn y prmetriesitys on x t, y + t j z t, t R. Sijoitus tson yhtälöön x y + z + 0 nt prmetrin rvon t. Pisteeksi sdn ( 7, 8, ). x y + z + 0. Suorn prmetriesitys on x t, y + 7t j z + t, 7 t R. Suorn pisteitä ovt (,, ) j (0,, ). Ne molemmt ovt myös tson x + y z 0 pisteitä, joten suor on tsoss.. Suorn r i + j k + t( i + j k), t R, pisteitä ovt (,, ) j (,, ). Edellisen pisteen pikkvektori päätyy tsoon niillä prmetrien t j s rvoill, joill i + j k i + j + k + t(i + j k) + s(i + j + k). Kntvektoreiden kertoimien vertilu nt kolme ehto, jotk kikki toteutuvt, kun t 0 j s. Siis piste (,, ) on tsoss. Vstvsti nähdään, että myös piste (,, ) on tsoss (t j s ), joten koko suor on tsoss.