Muy simple - Volumen de Paralelepípedo

Estoy tratando de entender por qué el volumen de un paralelepípedo cuyos lados son s , tu , w es V = s ( tu × w ) .

Incluso las unidades de medida no suman. La longitud de los vectores s , tu , w se mide en centímetros, el volumen se mide en cm cúbicos.

tu × w es un vector Es un vector ortogonal a tu y w , pero sigue siendo un vector, por lo que su longitud se mide nuevamente en cms. así que en general V = s ( tu × w ) significa que V es igual al producto de 2 vectores, por lo que la unidad de medida para V es centímetros cuadrados, no en cubos.

Estoy luchando por entender cómo puede | tu × w | ser igual al área de un paralelogramo. Eso equivale a decir "El tiempo que me toma resolver un problema es la distancia entre Nueva York y Londres".

solo verifica s tu × v = det ( s , tu , v ) .

Respuestas (3)

La norma del vector tu × v se define como el área del paralelogramo (desplácese hacia abajo hasta Definición geométrica en El producto cruzado si hace clic en ese enlace) con lados tu y v . Asimismo, como ambos tu y v tienen unidades de cm, su producto tendrá unidades de cm 2 - independientemente del hecho de que tu × v es un vector Los vectores no tienen que tener unidades de longitud, pueden tener las unidades que queramos.

Así que si tu × v es el área de un paralelogramo, entonces el área del paralelepípedo será simplemente esta área por la altura del paralelepípedo ("bases por altura" es la fórmula que usamos aquí). Entonces porque s porque ( θ ) es la altura del paralelepípedo (haz un dibujo para confirmarlo por ti mismo), el volumen será simplemente s porque ( θ ) tu × v = s tu × v porque ( θ ) . Pero eso es solo el producto escalar de s y tu × v .

Lo siento, pero me perdiste en "longitud de tu × w es igual al área del paralelogramo". Entiendo que es verdad, ya que todo el mundo lo dice, pero no tiene sentido para mí en mi mente. Las unidades no suman. ¿Cómo puede la longitud ser lo mismo que el área? Esas son 2 cosas completamente diferentes.
por cierto, la respuesta que escribiste fue una locura :)
Los matemáticos no se preocupan demasiado por las unidades. Pero si las incorporamos en este caso, el hecho de que un vector pueda verse como una "longitud orientada" no significa que tenga necesariamente unidades de longitud. Eso es muy raro, lo sé, pero tienes que divorciarte de la idea de que los vectores siempre tienen unidades de longitud. La longitud de un vector que describe las veces que diferentes personas terminaron una carrera podría tener unidades de segundos. A 5 -tupla de números que describen los volúmenes de las casas que un contratista planea construir podría tener unidades de ft 3 . Los vectores pueden tener cualquier unidad.
En este caso, puede ser útil tener en cuenta que tu × v = tu v pecado ( θ ) . tu y v tienen unidades de cm porque tu y v tienen unidades de cm. Y pecado ( θ ) no tiene unidades (eso siempre es cierto, las funciones sinusoidales siempre no tienen unidades). Entonces tu × v debe tener unidades de cm 2 (si estas cantidades son realmente iguales, y lo son).

Creo que la aparente paradoja en esta pregunta se deriva de la creencia errónea de que un vector tiene unidades de longitud asociadas. Esto es incorrecto. En el espacio tridimensional, el vector ( 1 , 2 , 3 ) podría pensarse que tiene unidades de triples ordenados de centímetros (no lo mismo que centímetros cúbicos). También podríamos tener las coordenadas en centímetros, segundos, litros, pero sigue siendo un triple ordenado.

Ahora, la longitud de un vector | ( 1 , 2 , 3 ) | = 1 2 + 2 2 + 3 2 de hecho está en centímetros, porque cada uno de 1 , 2 , 3 está en centímetros, por lo que cuando se eleva al cuadrado está en centímetros cuadrados, y luego se aplica la raíz cuadrada a la suma, lo que nos lleva de vuelta a los centímetros.

Si las unidades fueran centímetros, segundos, litros, entonces la longitud del vector ya no tiene unidades significativas.

El producto vectorial tiene dimensiones de área. | A | | B | pecado θ . Solo porque es un vector, no siempre tiene que ser una línea recta. Decimos que un área es cantidad dirigida. Un área o incluso un volumen puede ser un vector.

¿Cómo aceptamos ángulos, velocidades angulares, aceleraciones angulares como vectores? ¿Fuerzas como vectores? ¿Corriente y voltaje como vectores? Cada uno tiene una magnitud física y una dirección.

El producto triple es escalar sin dirección.

Las dimensiones del volumen de un paralelepípedo son 2+1 = 3.