Derivácia súčinu vektorových funkcií
Rozlíšime tri hlavné prípady súčinov : skalárny násobok vektorovej funkcie času skalárnou funkciou času, skalárny súčin dvoch vektorových funkcií času a ako tretí prípad vektorový súčin dvoch vektorových funkcií.
V prvom prípade vektorová funkcia môže byť výsledkom skalárneho násobku inej vektorovej funkcie, pričom vo všeobecnom prípade skalárna, aj pôvodná vektorová funkcia môžu závisieť od času. Napríklad ak
b(t) = s(t) a(t),
potom pri derivácii tohoto výrazu musíme postupovať ako pri derivácii súčinu:
(1.3.3.1)
Podobne, ak máme derivovať skalárny, alebo vektorový súčin dvoch vektorových funkcií závisiacich od času, treba postupovať podľa pravidla pre deriváciu súčinu:
|
(1.3.3.2)
(1.3.3.3)
Pri derivácii vektorového súčinu treba zachovať poradie vektorových funkcií, pri skalárnom súčine možno uplatniť jeho komutatívnosť. Analogicky postupujeme, ak máme derivovať napríklad skalárny násobok vektorového súčinu s(a ´ b) , alebo súčin skalárnej funkcie so skalárnym súčinom s(a × b) . Vzťahy pre derivácie viacnásobných súčinov si už čitateľ dokáže odvodiť sám.
Príklad 1.3.3.1
Derivujte podľa času vektorovú funkciu F(t), ktorá je výsledkom násobenia vektorovej funkcie skalárnou funkciou času, F(t) = (3t 2) (p i + qt j + rt 2 k) , kde p, q, r sú konštanty. Vypočítajte veľkosť výsledného vektora G(t ) v čase t = t1 .
Riešenie
Postupujeme podľa vzorca (1.3.3.1):
dF/dt = (6t ) (p i + qt j + rt 2 k) + (3t 2) (q j + 2rt k) = 6pt i + (6qt 2 + 3qt 2) j + (6rt 3 + 6rt 3)k
Veľkosť výsledného vektora G(t ) = 6pt i + 9qt 2 j + 12rt3k vypočítame podľa vzťahu (1.1.4.3) (Pythagorovej vety), do ktorého dosadíme konkrétny časový údaj t1:
G(t) = [ (6pt1)2 + (9qt12)2 + (12rt13)2 ]1/2
Kontrolné otázky
-
Ako derivujeme podľa času súčin vektorovej a skalárnej funkcie (t.j. skalárny násobok vektorovej funkcie), keď obe funkcie závisia iba od času ?
-
Vyjadrite deriváciu skalárneho súčinu dvoch vektorov podľa času !
-
Vyjadrite deriváciu vektorového súčinu dvoch vektorov podľa času !