§7. Элементы тригонометрии
§7.1. Билинейная кососимметричная функция
Определение 19.1. Если каждым двум векторам
и
ставится в
соответствие каждое действительное число
такое, что:
1) ;
2) ;
3) .
то функция называется билинейной
кососимметрической функцией.
Теорема
19.1. Пусть и
– произвольная база плоскости и
– некоторое
действительное число. Тогда существует одна и только одна кососимметрическая
функция
такая, что:
.
Доказательство:
Пусть в заданном базисе
два произвольных вектора и
имеют разложения:
Составим функцию
(1)
Нетрудно проверить, что билинейная
кососимметрическая функция, причем, если
, то
.
Доказательства единственности. (методом от противного).
Допустим, что существует билинейная кососимметрическая функция
, такая, что
.
Если – билинейная функция,
то
=
=
= =
= .
Учитывая, что , получим
.
Аналогично . Кроме того,
. Тогда
По предположению . Поэтому:
(2)
Из (1) и (2) следует, что .
Примечание. Из проведенного
рассуждения видно, что какое бы число мы ни взяли и какую бы
мы ни взяли базу векторов
и
, существует единственная билинейная кососимметрическая
функция
такая, что
.
Это обстоятельство говорит, что с помощью кососимметрической
функции нельзя отличить ортонормированную базу от прочих. На этот счет
требуется специальное соглашение. Договоримся, если база ортонормированная, то
будем полагать .
Определение
19.2. Пусть – два произвольных
единичных вектора. Значение билинейной кососимметрической функции
при выбранном
ортонормированном базисе
,
и выполнении соглашения
называется синусом угла
между векторами
и
.
Итак,
В иной форме:
Теорема 19.2. или
. На основании определения 19.2. имеем:
.
Отсюда,. Докажем достаточность. Пусть
, где
.
Докажем, что .
В силу определения 19.2. имеем:
Теорема 19.3. .
Доказательство:
Пусть
– единичные векторы и
.
Имеем:
,
Тогда
.