Cómo encontrar un vector que sea perpendicular

Para construir un vector que sea perpendicular a otro vector dado, puede usar técnicas basadas en el producto escalar y el producto cruzado de vectores. El producto escalar de los vectores A = (a1, a2, a3) y B = (b1, b2, b3) es igual a la suma de los productos de los componentes correspondientes: A ∙ B = a1_b2 + a2_b2 + a3_b3. Si dos vectores son perpendiculares, entonces su producto escalar es igual a cero. El producto cruzado de dos vectores se define como A × B = (a2_b3 – a3_b2, a3_b1 – a1_b3, a1_b2 – a2 * b1). El producto cruzado de dos vectores no paralelos es un vector que es perpendicular a ambos.

Dos dimensiones: producto escalar

    Escriba un vector desconocido hipotético V = (v1, v2).

    Calcule el producto escalar de este vector y el vector dado. Si se le da U = (-3,10), entonces el producto escalar es V ∙ U = -3 v1 + 10 v2.

    Iguale el producto escalar a 0 y resuelva para un componente desconocido en términos del otro: v2 = (3/10) v1.

    Elija cualquier valor para v1. Por ejemplo, sea v1 = 1.

    Resuelva para v2: v2 = 0.3. El vector V = (1,0.3) es perpendicular a U = (-3,10). Si elige v1 = -1, obtendrá el vector V ‘= (-1, -0,3), que apunta en la dirección opuesta a la primera solución. Estas son las únicas dos direcciones en el plano bidimensional perpendicular al vector dado. Puede escalar el nuevo vector a la magnitud que desee. Por ejemplo, para convertirlo en un vector unitario con magnitud 1, construiría W = V / (magnitud de v) = V / (sqrt (10) = (1 / sqrt (10), 0.3 / sqrt (10).

Tres dimensiones: producto escalar

    Escriba un vector desconocido hipotético V = (v1, v2, v3).

    Calcule el producto escalar de este vector y el vector dado. Si se le da U = (10, 4, -1), entonces V ∙ U = 10 v1 + 4 v2 – v3.

    Establezca el producto escalar igual a cero. Esta es la ecuación para un avión en tres dimensiones. Cualquier vector en ese plano es perpendicular a U. Cualquier conjunto de tres números que satisfaga 10 v1 + 4 v2 – v3 = 0 servirá.

    Elija valores arbitrarios para v1 y v2, y resuelva para v3. Sea v1 = 1 y v2 = 1. Entonces v3 = 10 + 4 = 14.

    Realice la prueba del producto escalar para mostrar que V es perpendicular a U: Mediante la prueba del producto escalar, el vector V = (1, 1, 14) es perpendicular al vector U: V ∙ U = 10 + 4 – 14 = 0.

Tres dimensiones: producto cruzado

    Elija cualquier vector arbitrario que no sea paralelo al vector dado. Si un vector Y es paralelo a un vector X, entonces Y = a * X para alguna constante a distinta de cero. Para simplificar, use uno de los vectores base unitarios, como X = (1, 0, 0).

    Calcule el producto cruzado de X y U, usando U = (10, 4, -1): W = X × U = (0, 1, 4).

    Comprueba que W es perpendicular a U. W ∙ U = 0 + 4 – 4 = 0. Usar Y = (0, 1, 0) o Z = (0, 0, 1) daría diferentes vectores perpendiculares. Todos estarían en el plano definido por la ecuación 10 v1 + 4 v2 – v3 = 0.