Mathematik Abitur
Rechengesetze für Vektoren

Beim Vergleichen und Verknüpfen von Vektoren muss stets darauf geachtet werden, dass die Koordinatenanzahl, d.h. die Anzahl der Zeilen bei der Darstellung als Spaltenvektor, übereinstimmt.

Gleichheit von Vektoren (Prinzip des Koordinatenvergleichs)
Zwei Vektoren sind genau dann gleich, wenn sie jeweils in ihren Koordinaten übereinstimmen, wenn also gilt.

Addition von Vektoren
Für die Summe zweier Vektoren gilt:

Beweis der Kommutativität:


Die Assoziativität kann sowohl durch Rückführung der Addition von Vektoren auf die Addition ihrer Koordinaten, die assoziativ ist, nachgewiesen oder wie in Bild 1 dargestellt veranschaulicht werden.

Die Subtraktion von Vektoren lässt sich auf die Addition zurückführen.
Ein Vektor wird von einem Vektor subtrahiert, indem man den zu entgegengesetzten Vektor (mit dem umgekehrten Vorzeichen aller Koordinaten) zu addiert (Bild 2):

Multiplikation (Vervielfachung) eines Vektors mit einer Zahl
Für die Multiplikation (Vervielfachung) eines Vektors mit einer reellen Zahl (einem Skalar) gilt:

Anmerkung: Für den Fall, dass mit einer natürlichen Zahl n multipliziert werden soll, lässt sich die Vielfachbildung auf die Addition von Vektoren zurückführen.

In der folgenden Tabelle sind einige Gesetzmäßigkeiten der Vielfachbildung angegeben und anhand des obigen Beispiels "nachgewiesen".

Gesetzmäßigkeit
Beispiel

Produkte von Vektoren
Für das Skalarprodukt zweier Vektoren gilt:
Das Ergebnis dieser (skalaren) Multiplikation von Vektoren ist eine reelle Zahl, ein Skalar.

Anmerkung: Das Skalarprodukt kann auch als berechnet werden.

Für das Vektorprodukt zweier Vektoren im dreidimensionalen Raum gilt:

Das Ergebnis dieser (vektoriellen) Multiplikation ist wieder ein Vektor.

Der Betrag des Vektorproduktes ist gleich der Maßzahl des Inhalts des von den beiden Vektoren aufgespannten Parallelogramms mit folgender Berechnungsmöglichkeit:

Für das Spatprodukt von drei Vektoren gilt:

Für liegen die Vektoren in einer Ebene, sind also linear abhängig.

Dann gilt:

Geometrische Interpretation: Das Spatprodukt ist betragsmäßig gleich dem Volumen des durch die drei Vektoren aufgespannten Parallelepipeds (Spats).

Verwandte Themen
© Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, Mannheim und DUDEN PAETEC GmbH, Berlin. Alle Rechte vorbehalten. www.schuelerlexikon.de