El estudio de los vectores es fundamental en matemáticas, física e ingeniería, ya que permiten describir magnitudes que poseen tanto dirección como sentido. Entre las operaciones más importantes con vectores se encuentran el producto escalar y el producto vectorial, herramientas que facilitan el análisis de problemas geométricos y físicos.

El producto escalar (o producto punto) permite relacionar dos vectores mediante un número real, lo cual resulta útil para calcular ángulos, proyecciones y verificar la perpendicularidad entre vectores. Por su parte, el producto vectorial genera un nuevo vector perpendicular a los vectores dados, siendo esencial para describir áreas, momentos y fenómenos tridimensionales.

1

Dados los vectores y , hallar:

aLos módulos de  y

bEl producto vectorial de y

cUn vector unitario ortogonal a y

dEl área del paralelogramo que tiene por lados los vectores y

Solución

aLos módulos de  y

 


bEl producto vectorial de y


cUn vector unitario ortogonal a y

Cuando se calcula el producto vectorial entre dos vectores, se genera un vector ortogonal a ambos, por tal razón

 

 

es el vector ortogonal que necesitamos, ahora sólo hace falta hacerlo unitario, primero calculemos su módulo

 

 

y entonces ya podemos hacerlo unitario

 


dEl área del paralelogramo que tiene por lados los vectores y

El área del paralelogramo, se calcula con el módulo del producto vectorial de los vectores que lo conforman

 

2

Dados los vectores y , hallar:

aLos módulos de  y

bEl producto vectorial de y

cUn vector unitario ortogonal a y

dEl área del paralelogramo que tiene por lados los vectores y

Solución

aLos módulos de  y

 


bEl producto vectorial de y


cUn vector unitario ortogonal a y

Cuando se calcula el producto vectorial entre dos vectores, se genera un vector ortogonal a ambos, por tal razón

 

 

es el vector ortogonal que necesitamos, ahora sólo hace falta hacerlo unitario, primero calculemos su módulo

 

 

y entonces ya podemos hacerlo unitario

 


dEl área del paralelogramo que tiene por lados los vectores y

El área del paralelogramo, se calcula con el módulo del producto vectorial de los vectores que lo conforman

 

3

Dados los vectores y , hallar:

aLos módulos de  y

bEl producto vectorial de y

cUn vector unitario ortogonal a y

dEl área del paralelogramo que tiene por lados los vectores y

Solución

aLos módulos de  y

 


bEl producto vectorial de y


cUn vector unitario ortogonal a y

Cuando se calcula el producto vectorial entre dos vectores, se genera un vector ortogonal a ambos, por tal razón

 

 

es el vector ortogonal que necesitamos, ahora sólo hace falta hacerlo unitario, primero calculemos su módulo

 

 

y entonces ya podemos hacerlo unitario

 


dEl área del paralelogramo que tiene por lados los vectores y

El área del paralelogramo, se calcula con el módulo del producto vectorial de los vectores que lo conforman

 

4

Dados los vectores y , hallar:

aLos módulos de  y

bEl producto vectorial de y

cUn vector unitario ortogonal a y

dEl área del paralelogramo que tiene por lados los vectores y

Solución

aLos módulos de  y

 


bEl producto vectorial de y


cUn vector unitario ortogonal a y

Cuando se calcula el producto vectorial entre dos vectores, se genera un vector ortogonal a ambos, por tal razón

 

 

es el vector ortogonal que necesitamos, ahora sólo hace falta hacerlo unitario, primero calculemos su módulo

 

 

y entonces ya podemos hacerlo unitario

 


dEl área del paralelogramo que tiene por lados los vectores y

El área del paralelogramo, se calcula con el módulo del producto vectorial de los vectores que lo conforman

 

5

Hallar el ángulo que forman los vectores y

Solución

Sea

 

 

el ángulo formado entre los vectores.

 

Calculemos entonces el coseno de dicho ángulo

 

 

entonces ahora apliquemos la inversa del coseno sobre el valor calculado, para conocer el valor del ángulo formado entre los vectores

 

6

Hallar el ángulo que forman los vectores y

Solución

Sea

 

 

el ángulo formado entre los vectores.

 

Calculemos entonces el coseno de dicho ángulo

 

 

entonces ahora apliquemos la inversa del coseno sobre el valor calculado, para conocer el valor del ángulo formado entre los vectores

 

7

Hallar los cosenos directores del vector

Solución

Los cosenos directores, sirven para saber el ángulo generado entre cada eje y el vector respectivamente, es decir, sirven como una herramienta de localización de un punto

 

 

 

 

8

Hallar los cosenos directores del vector

Solución

Los cosenos directores, sirven para saber el ángulo generado entre cada eje y el vector respectivamente, es decir, sirven como una herramienta de localización de un punto

 

 

 

 

9

Dados los vectores , y , hallar:

a

b

c y

d

e y

Solución

a

Antes de realizar el ejercicio, recordemos:

 

Si tenemos al vector y al vector , definimos al producto escalar como:

 

 

y de esta manera ya podemos desarrollar el ejercicio.

 

 

 

 


b

Usando la misma nomenclatura, definimos al producto vectorial como:

 

 

donde

 

 

la cual nos permite desarrollar los ejercicios solicitados.

 

 

 

 


c y

Una vez teniendo claras las definiciones de producto escalar y vectorial, podemos combinarlas entre ellas. No olvide que un producto escalar genera un número, y un producto vectorial un vector, debido a esta razón es importante el orden en que se realizan los productos, debido a eso los paréntesis. El producto final representa el volumen del paralelogramo generado por los vectores, y como son los mismo el volumen resulta igual en ambos casos.

 

 


4

Nuevamente, haciendo uso de la nomenclatura inicial, recordemos la definición del módulo de un vector

 

 

habiendo recordado la fórmula, ya podemos calcular

 

 

 


d y

Con toda esta información, ya es posible calcular el coseno del ángulo formado entre los vectores.

 

 

10

Dados los vectores y , hallar el producto y comprobar que este vector es ortogonal a  y a . Hallar el vector  y compararlo con

Solución

Primero el producto vectorial

 

 

Ahora recordemos que para que dos vectores sean perpendiculares, su producto escalar debe ser cero

 

 

Verifiquemos:

 

 

ahora con el otro vector

 

 

 

observando que efectivamente los vectores en cuestión son perpendiculares.

 

Ahora calculemos el siguiente producto vectorial, observe que los vectores ahora tienen distinto orden

 

 

llegando así al ejemplo de una de las propiedades importantes del producto vectorial, la anticonmutatividad

 

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Marta

➗ Licenciada en Químicas da clase de Matemáticas, Física y Química -> Comparto aquí mi pasión por las matemáticas ➗