TOSHKENT MOLIYA INSTITUTI “OLIY VA AMALIY MATEMATIKA” KAFEDRASI MATEMATIKA 07 MA’RUZA ARIFMETIK VEKTOR FAZO. CHIZIQLI FAZO PhD. Sotvoldiyev Akmaljon Ibroximovich REJA: 1 Arifmetik vektorlar va ular ustida chiziqli amallar. 2 Skalyar ko‘paytma, orasidagi burchak. 3 Chiziqli fazo. Chiziqli fazoning o‘lchovi va bazisi. 4 Ortogonal vektorlar sistemasi. Shmidt formulasi. 5 Vektor va aralash ko‘paytmalar. uzunlik va ikki vektor Asosiy adabiyotlar ro‘yhati 1. Xashimov A.R., Sotvoldiyev A.I., Xujaniyozova G.S., Xolbozorov Q.X. Iqtisodchilar uchun matematika (1-modul). Darslik. T.: “Nihol-print” OK. 2022. 272 b. 2. Татарникова О.В., Швед Е.В., Шершнев В.Г. Высшая математика для экономистов. Учебник. M.: Кнорус. 2021. 630 с. 3. Татарникова О.В. Высшая математика для экономистов. Практикум. M.: Кнорус. 2020. 317 с. 4. Бабаджанов Ш.Ш., Наимов А.Н., Хашимов А.Р. Математика для экономистов. Учебник. T.: “Иқтисод-молия”. 2019. 1232 c. 5. Бабаджанов Ш.Ш. Математика для экономистов. Учебное пособие. T.: “Иқтисод-молия”. 2018. 748 c. 6. Xashimov A.R., Xujaniyozova G.S. Iqtisodchilar uchun matematika (mustaqil ta’lim bo‘yicha praktikum). T.: “Iqtisod-moliya”. 2019. 400 b. 7. Xashimov A.R., Babadjanov Sh.Sh., Xujaniyozova G.S. Iqtisodchilar uchun matematika. Darslik. T.: “Iqtisod-moliya”. 2019. 572 b. 8. Черняк А.А. и др. Математика для экономистов на базе Mathcad. СПб.: БХВ-Петербург. 2014. 496 с. 9. Черненко В.Д. Высшая математика в примерах и задачах: Учебное пособие для вузов. Т. 1, 2, 3. СПб.: Политехника. 2003. 477 с. Ta’rif. n ta sonning tartiblangan tizimiga n oʻlchovli vektor deyiladi. Vektorlarni lotin alifbosining bosh harflari bilan A, B, …, X, Y, … koʻrinishida belgilanadi: x1 x X = 2 xn yoki a = (a1 , a2 , ..., an ) n oʻlchovli vektorlar ustida qoʻshish va songa koʻpaytirish amallari xuddi matritsalardagi kabi aniqlanadi. x1 y1 x y X + Y= 2 + 2 = xn yn 2 5 ; Y = X = 3 −4 M. −1 5 6 7 x1 + y1 x + y 2 2 + x y n n 2 −1 5 5 X +Y = + = 3 6 −4 7 va x1 x 2 λ X λ= = xn X= +Y ? = 5X ? 1 10 ; 9 3 2 5 5 X= = 3 −4 10 25 15 − 20 λ x1 λx 2 x λ n Vektorlar ustida chiziqli amallar quyidagi xossalarga ega: 1o. X +Y =Y + X 5o. 1⋅ X = X 2o. X + (Y + Z ) = ( X + Y ) + Z 6o. (α + β ) X =α X + β X 3o. X + Θ = X 4o. X + (− X ) =Θ 7o. α ( X + Y ) = α X + α Y 8o. α ( β X ) = (αβ ) X Bu yerda Θ = (0 0 … 0)T; X, Y, Z − n oʻlchovli vektorlar; α va β − ixtiyoriy sonlar. Ta’rif. Barcha n oʻlchovli vektorlar toʻplami yuqorida kiritilgan chiziqli amallar bilan birgalikda n oʻlchovli arifmetik vektor fazo deyiladi. Agar vektorlarning komponentlari haqiqiy sonlardan iborat boʻlsa, bu arifmetik vektor fazoga haqiqiy arifmetik vektor fazo deyiladi. Agar vektorlarning komponentlari kompleks sonlardan iborat boʻlsa, bu arifmetik vektor fazoga kompleks arifmetik vektor fazo deyiladi. n haqiqiy arifmetik vektor fazo n haqiqiy arifmetik vektor fazo Ta’rif. Ikkita bir xil oʻlchovli x1 x 2 = X = va Y xn y1 y 2 yn vektorlarning skalyar koʻpaytmasi deb, shu vektorlar mos koordinatalari koʻpaytmalarining yig‘indisiga teng songa aytiladi. ( X ,Y ) = X ⋅ Y = Y ⋅ X T T ( X , Y )= x1 y1 + x2 y2 + ... + xn yn M. 2 5 ; Y = X = 3 −4 −1 5 6 7 ( X ,Y ) = ? −1 5 ( X , Y ) = X T ⋅ Y = ( 2 5 3 −4 ) ⋅ = 6 7 =2 ⋅ (−1) + 5 ⋅ 5 + 3 ⋅ 6 + (−4) ⋅ 7 =− 2 + 25 + 18 − 28 =13 Vektorlarning skalyar ko‘paytmasi quyidagi xossalarga ega: 1o. ( X , X ) ≥ 0 2o. ( X , X ) =⇔ 0 X= Θ 4o. ( X ,Y + Z=) ( X ,Y ) + ( X , Z ) 5o. (λ X , Y ) = λ ( X , Y ) 3o. ( X ,Y ) = (Y , X ) Bu yerda Θ = (0 0 … 0)T; X, Y, Z − n oʻlchovli vektorlar; λ − ixtiyoriy sonlar. Ta’rif. Vektor komponentlari kvadratlari yig‘indisining kvadrat ildiziga teng boʻlgan X = ( X , X )= x12 + x22 + ... + xn2 songa n oʻlchovli X vektor uzunligi (moduli, normasi) deyiladi. Vektorlarning uzunligi quyidagi xossalarga ega: 1o. X ≥0 2o. λ X= λ ⋅ X 3o. X +Y ≤ X + Y (uchburchak tengsizligi) Teorema. n arifmetik fazodan olingan ixtiyoriy X va Y vektorlar uchun ( X ,Y ) ≤ X ⋅ Y n yoki ∑ xi yi ≤ =i 1 n 2 x ∑i⋅ n 2 y ∑ i =i 1 =i 1 Koshi-Bunyakovskiy tengsizligi o‘rinli. Ta’rif. Ikkita n oʻlchovli noldan farqli X va Y vektorlar n orasidagi burchak ( X ,Y ) = cos ϕ = X ⋅Y formula bilan aniqlanadi. ∑x y i =1 n 2 x ∑i⋅ i i n 2 y ∑ i =i 1 =i 1 , ϕ ∈ [0;π ] M. X= (−2 4 − 6)T va Y =(−2 − 1 3)T vektorlar orasidagi burchakni toping. cos ϕ (−2) ⋅ (−2) + 4 ⋅ (−1) + (−6) ⋅ 3 = (−2) 2 + 42 + (−6) 2 ⋅ (−2) 2 + (−1) 2 + 32 4 − 4 − 18 18 18 9 = = − = − = − 28 14 4 + 16 + 36 ⋅ 4 + 1 + 9 56 ⋅ 14 9 ϕ arccos − = 14 Ta’rif. Agar elementlari ixtiyoriy tabiatli boʻlgan L toʻplam berilgan va bu to‘plam elementlari orasida qoʻshish va songa koʻpaytirish amallari kiritilgan, ya’ni 1) ixtiyoriy x∈L va y∈L elementlar juftiga x va y elementlarning yig‘indisi deb ataluvchi yagona z=x+y∈L element mos qoʻyilgan; 2) x∈L element va λ∈K (K − haqiqiy yoki kompleks sonlar toʻplami) songa x vektorning λ songa koʻpaytmasi deb ataluvchi yagona z=λx∈L element mos qoʻyilgan boʻlib, aniqlangan bu qoʻshish va songa koʻpaytirish amallari quyidаgi 8 ta aksiomani bajarsa, u holda L toʻplаm chiziqli (yoki vektor) fazo dеyilаdi. Aksiomalar: 1o. x + y = y + x x 5o. 1 ⋅ x = 2o. ( x + y ) + z =x + ( y + z ) 6o. (α + β )x =α x + β x x 3o. x + θ = 7o. α ( x + y ) = α x + α y 4o. x + (− x) =θ 8o. α ( β x) = (αβ ) x Ta’rif. n oʻlchovli L chiziqli fаzoda har qanday n ta chiziqli erkli vektorlar sistemasi bu fazoning bazisi deyiladi. Odatda bazis vektorlar sistemasi e1, e2, …, en kabi belgilanadi. Ta’rif. x= µ1e1 + µ2e2 + ... + µnen tenglik x∈L elementning {e1, e2, …, en} bazis vektorlari bo‘yicha yoyilmasi deyiladi. Izoh: Agar vektorlar sistemasi chiziqli bog‘liq bo‘lsa, u holda sistemadagi ixtiyoriy vektorni boshqalari orqali ifodalash mumkin. Ta’rif. n o‘lchovli A1 va A2 vektorlarning skalyar ko‘paytmasi nolga teng bo‘lsa, u holda bu vektorlar o‘zaro ortogonal vektorlar deyiladi. “Ortogonal” iborasi real fazo vektorlari uchun “perpendikulyar” iborasi bilan almashtirilishi mumkin. M. A1 = (−1 2 0 3)T va A2 = (4 2 −5 0)T vektorlar ortogonal. Chunki, ( A1 , A2 ) =−1 ⋅ 4 + 2 ⋅ 2 + 0 ⋅ (−5) + 3 ⋅ 0 =0 Agar n o‘lchovli vektorlardan tarkib topgan vektorlar sistemasi berilgan bo‘lib, sistema vektorlarining har qanday ikki jufti o‘zaro ortogonal bo‘lsa, u holda bu sistemaga ortogonal vektorlar sistemasi deyiladi. M. A1 = (3 2 1)T, A2 = (2 −3 0)T va A3 = (−3 −2 13)T vektorlar sistemasi ortogonaldir. Chunki, ( A1 , A2 ) = 0; ( A1 , A3 ) = 0; ( A2 , A3 ) = 0 Izoh: Har qanday nolmas vektorlardan iborat ortogonal vektorlar sistemasi chiziqli erkli sistemadir. n o‘lchovli k ta A1, A2, …, Ak vektorlardan iborat chiziqli erkli sistema berilgan bo‘lsin. A1, A2, …, Ak vektorlar sistemasi ustida ortogonal vektorlar sistemasini qurish mumkin, ya’ni A1, A2, …, Ak chiziqli erkli sistemani mos ravishda B1, B2, …, Bk ortogonal sistema bilan almashtirish mumkin. Bunday almashtirish Shmidt formulalari yordamida amalga oshiriladi. Shmidt formulalari B1 = A1 t −1 ( B , A ) i t Bt = At − ∑ i =1 ( Bi , Bi ) ⋅ Bi (t ∈ 2, 3, ... , k ) A1, A2, …, Ak chiziqli erkli vektorlar sistemasi ustida ortogonal B1, B2, …, Bk vektorlar sistemasini qurish usuli A1, A2, …, Ak vektorlar sistemasini ortogonallash jarayoni deyiladi. M. A1 = (1 1 1)T, A2 = (0 1 1)T va A3 = (0 0 1)T vektorlar sistemasi ustida ortogonal sistema quring. Berilgan vektorlar sistemasi chiziqli erkli sistemadir, chunki r(A) = 3, m = 3. Demak, ortogonallash jarayonini qo‘llab, berilgan sistemani B1, B2, B3 ortogonal sistema bilan almashtirish mumkin. B1 = A1 B1 = (1 1 1)T , T ( B1 , A2 ) 2 2 1 1 T T = − ⋅ = B= A − B (0 1 1) (1 1 1) 2 2 1 − , ( B1 , B1 ) 3 3 3 3 T T (B , A ) (B , A ) 1 1 3 2 1 1 1 1 B3 = A3 − 1 3 B1 − 2 3 B2 = (0 0 1)T − ⋅ (1 1 1)T − ⋅ ⋅ − = 0 − ( B1 , B1 ) ( B2 , B2 ) 3 3 2 3 3 3 2 2 Tekshirish: T 1 1 2 1 1 2 1 1 2 ( B1 , B2 ) =(1 1 1) ⋅ − 1 1 1 = ⋅ − + ⋅ + ⋅ = − + + =0, 3 3 3 3 3 3 3 3 3 T 1 1 1 1 1 1 ( B1 , B3 ) = (1 1 1) ⋅ 0 − = 1 ⋅ 0 + 1 ⋅ − + 1 ⋅ = 0 − + = 0, 2 2 2 2 2 2 T 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 1 1 ( B2 , B3 ) =− 0 0 0 0 ⋅ − = − ⋅ + ⋅ − + ⋅ = − + = 2 2 3 3 2 3 2 6 6 3 3 3 Vektor va aralash ko‘paytmalar Ta’rif. 𝒂𝒂 va 𝒃𝒃 vektorlarning vektor koʻpaytmasi deb, bu vektorlar tekisligiga perpendikulyar bo‘lgan 𝒄𝒄 vektorga (𝒄𝒄 = [𝒂𝒂 × 𝒃𝒃]) aytiladi va u quyidagi xossalarga ega boʻladi: 1) 𝒄𝒄 vektor uzunligi: |𝒄𝒄| = |𝒂𝒂| ⋅ |𝒃𝒃| ⋅ 𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔 tenglik bilan aniqlanadi va son jihatidan 𝒂𝒂 va 𝒃𝒃 vektorlarga qurilgan parallelogrammning yuziga teng boʻladi (bu yerda α – 𝒂𝒂 va 𝒃𝒃 vektorlar orasidagi burchak); 2) 𝒄𝒄 vektor uchidan qaraganda 𝒂𝒂 va 𝒃𝒃 vektorlar orasidagi α burchak soat strelkasiga qarama-qarshi yoʻnalishda aniqlanadi. b = (b1 , b2 , b3 ) a = (a1 , a2 , a3 ) va vektorlarning vektor koʻpaytmasi yordamida quyidagicha aniqlanadi: i j c = [a × b ] = a1 a2 b1 b2 k a2 a3 = i b2 b3 3-tartibli determinant a3 a1 a3 a1 a2 −j +k b3 b1 b3 b1 b2 Vektor koʻpaytma quyidagi xossalarga ega: 10. [a × b ] = −[b × a ] 20. α [a × b ] = [α a × b ] = [a × α b ] 30. a ⊥ b ⇒ [a × b ] = a ⋅ b 40. [a × (b + c )] = [a × b ] + [a × c ] va = a (1, 5, − 2) b = (−2, 4, 7) vektorlarning vektor ko‘paytmasini toping. M. [a × b= ] j k −2 4 7 i 1 5 −2= 35i + 4k + 4 j − (−10k − 8i + 7 j= ) c (43, − 3, 45) Demak,= = 43i − 3 j + 45k Ta’rif. Ikkita 𝒂𝒂 va 𝒃𝒃 vektorlarning vektor koʻpaytmani uchinchi 𝒄𝒄 vektorga skalyar koʻpaytirish 𝒂𝒂 , 𝒃𝒃 va 𝒄𝒄 vektorlarning aralash koʻpaytmasi deb ataladi va (𝒂𝒂, 𝒃𝒃, 𝒄𝒄) kabi belgilanadi. a1 a2 a3 a , b , c = [a × b ] ⋅ c = b1 b2 b3 c1 c2 c3 ( ) ( ) Aralash koʻpaytma quyidagi xossalarga ega: 10. 20. (= a , b , c ) (b = , c , a ) (c , a , b ) vektorlarning oʻrinlari doiraviy almashtirilgan. (a , b , c ) = −(b , a , c ); (a , b , c ) = −(c , b , a ); (a , b , c ) = −( a , c , b ) qo‘shni vektorlarning oʻrinlari almashtirilgan. M. a = (−3, 0, 5); = b (6, − 4, 1) va c = (−3, 2, 5) vektorlarning aralash ko‘paytmasini toping. ( −3 0 5 [a × b ] ⋅ c = 6 −4 1 = 60 + 60 + 0 − (60 − 6 + 0) = −3 2 5 ) = 120 − 54 = 66 Skalyar, vektor va aralash ko‘paytmalarining geometrik ma’nolari Vektorning proeksiyasi Pra (b ) = b cos ϕ va Prb (a ) = a cos ϕ M. a = (1, 1, 2) va = b (6, − 4, 1) vektorlar berilgan bo‘lsa, Pra (b ) va Prb (a ) larni toping. a ⋅ b a ⋅b 6 − 4 + 2 4 Pra (b ) = b cos ϕ = b⋅ = = = , a 1+1+ 4 6 a⋅b a ⋅b 6−4+2 4 a ⋅b Prb (a ) = a cos ϕ = a⋅ = = = 36 + 16 + 1 53 a⋅b b Ikki vektorlardan yasalgan parallelogrammning yuzi: S = a ⋅ b ⋅ sin ϕ yoki S= [a × b ] M. = a (0, − 1, 2) va b = (5, 4, 2) vektorlardan qurilgan parallelogramm yuzini toping. a= b= 0−4+4 0 + 1 + 4= 5, = cos ϕ = 0, 5 ⋅ 45 25 + 16 + 4= 45, ϕ = 900 i j [a × b ] = 0 −1 5 4 S = a ⋅ b ⋅ sin ϕ = = 5 ⋅ 45 ⋅ sin 900 =15 k 2 = −2i + 0 + 10 j − (−5k + 8i + 0) = −10i + 10 j + 5k 2 2 2 (−10, 10, 5) S = [a × b ] = (−10) + 10 + 52 = 225 =15 Uchta vektorning aralash ko‘paytmasi (noldan farqli bo‘lsa) bu vektorlardan yasalgan parallelepiped hajmiga teng: V par = ( [a × b ] ⋅ c ) M. = a (1, − 2, 0);= b (3, 4, − 1) va c = (4, 5, 7) vektorlardan qurilgan parallelepiped hajmini toping. V par = ( [a × b ] ⋅ c = ) 1 −2 0 3 4 −1 = 28 + 0 + 8 − (0 − 5 − 42) = 36 − (−47) = 83 4 5 7 Izoh: Agar aralash ko‘paytma nolga teng bo‘lsa, u holda bu vektorlar komplanar vektorlar (bir tekislikda yotuvchi) bo‘ladi. E’TIBORINGIZ UCHUN RAXMAT