וקטורים וגאומטריה במרחב
MATH-G12-5U-02

תלות לינארית, צירוף לינארי ויחידות ההצגה

יחידה זו, בליבת תוכנית חמש היחידות, מעמיקה את ההיבט המופשט של הווקטורים. נפתח בהגדרת צירוף לינארי של וקטורים ובשימוש בו לפתרון בעיות גאומטריות. נגדיר תלות ואי-תלות לינארית — קבוצת וקטורים בלתי-תלויה היא כזו שבה אף וקטור אינו צירוף לינארי של האחרים — ונבחן את הקריטריון השקול (צירוף לינארי מתאפס רק כשכל המקדמים אפס). נוכיח את מבחני הקולינאריות (וקטור מהצורה aABa \cdot AB⃗ אם ורק אם הוא על הישר AB או על ישר מקביל) והקופלנאריות (וקטור הוא צירוף לינארי של AB⃗ ו-AC⃗ אם ורק אם הוא במישור ABC או במישור מקביל), ונראה ששלושה וקטורים בלתי-תלויים פורשים את המרחב התלת-ממדי בעוד שכל ארבעה וקטורים במרחב תלויים לינארית. בשיא היחידה נוכיח את משפט יחידות ההצגה — כל וקטור במישור ניתן להצגה יחידה על ידי שני וקטורים בלתי-תלויים, וכל וקטור במרחב על ידי שלושה — ונשתמש בו למציאת יחסי קטעים ולהוכחת משפטים גאומטריים. הדגש לאורך היחידה הוא על הוכחה מדויקת ושימוש בעקרון יחידות ההצגה ככלי מרכזי בגאומטריה הווקטורית.

4 מיומנויות215 דקות

מיומנויות ביחידה

1

צירוף לינארי של וקטורים

התלמיד יגדיר צירוף לינארי של וקטורים, יביע אלכסונים, תיכונים וקטעים בצורות ובגופים כצירוף לינארי של וקטורי בסיס, וישתמש בכך לפתרון בעיות גאומטריות

היכרות
2

תלות ואי-תלות לינארית

התלמיד יגדיר תלות ואי-תלות לינארית, יבין את הקריטריון השקול (צירוף לינארי מתאפס רק כשכל המקדמים אפס), ויקבע אם קבוצת וקטורים נתונה תלויה או בלתי-תלויה

תרגול
3

קולינאריות וקופלנאריות בעזרת צירופים לינאריים

התלמיד יוכיח ויישם את מבחן הקולינאריות (וקטור הוא מהצורה a·AB⃗ אם ורק אם הוא על הישר AB או על ישר מקביל) ואת מבחן הקופלנאריות (וקטור הוא צירוף לינארי של AB⃗ ו-AC⃗ אם ורק אם הוא במישור ABC או במישור מקביל)

תרגול
4

יחידות ההצגה ושימושיה הגאומטריים

התלמיד יוכיח את משפט יחידות ההצגה (כל וקטור ניתן להצגה יחידה כצירוף לינארי של קבוצת וקטורים בלתי-תלויים — שניים במישור, שלושה במרחב) וישתמש בו למציאת יחסי קטעים ולהוכחת משפטים גאומטריים

אתגר