Czy umiemy mnożyć wektory?



Podobne dokumenty
2 1 3 c c1. e 1, e 2,..., e n A= e 1 e 2...e n [ ] M. Przybycień Matematyczne Metody Fizyki I

Algebra liniowa z geometrią

Sylabus do programu kształcenia obowiązującego od roku akademickiego 2012/13

Wstęp do Modelu Standardowego

PODSTAWY RACHUNKU WEKTOROWEGO

= i Ponieważ pierwiastkami stopnia 3 z 1 są (jak łatwo wyliczyć) liczby 1, 1+i 3

Sylabus do programu kształcenia obowiązującego od roku akademickiego 2014/15

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +

W naukach technicznych większość rozpatrywanych wielkości możemy zapisać w jednej z trzech postaci: skalara, wektora oraz tensora.

dr Mariusz Grządziel 15,29 kwietnia 2014 Przestrzeń R k R k = R R... R k razy Elementy R k wektory;

Met Me ody numer yczne Wykład ykład Dr inż. Mic hał ha Łanc Łan zon Instyt Ins ut Elektr Elektr echn iki echn i Elektrot Elektr echn olo echn

Zmiana baz. Jacek Jędrzejewski Macierz przejścia od bazy do bazy 2

Informatyka Stosowana. a b c d a a b c d b b d a c c c a d b d d c b a

cx cx 1,cx 2,cx 3,...,cx n. Przykład 4, 5

1 Zbiory i działania na zbiorach.

macierze jednostkowe (identyczności) macierze diagonalne, które na przekątnej mają same

Iloczyn skalarny, wektorowy, mieszany. Ortogonalność wektorów. Metoda ortogonalizacji Grama-Schmidta. Małgorzata Kowaluk semestr X

Wykład 14. Elementy algebry macierzy

Lista. Algebra z Geometrią Analityczną. Zadanie 1 Przypomnij definicję grupy, które z podanych struktur są grupami:

Podstawy elektrodynamiki / David J. Griffiths. - wyd. 2, dodr. 3. Warszawa, 2011 Spis treści. Przedmowa 11

Wykład 4 Udowodnimy teraz, że jeśli U, W są podprzetrzeniami skończenie wymiarowej przestrzeni V to zachodzi wzór: dim(u + W ) = dim U + dim W dim(u

Księgarnia PWN: David J. Griffiths - Podstawy elektrodynamiki

Geometria w R 3. Iloczyn skalarny wektorów

Zadania egzaminacyjne

Kierunek i poziom studiów: Matematyka, studia I stopnia (licencjackie), rok I

Wstęp do komputerów kwantowych

Macierze. Rozdział Działania na macierzach

spis treści 1 Zbiory i zdania... 5

ALGEBRA z GEOMETRIA, ANALITYCZNA,

KARTA PRZEDMIOTU. 1. NAZWA PRZEDMIOTU: Algebra liniowa (ALL010) 2. KIERUNEK: MATEMATYKA. 3. POZIOM STUDIÓW: I stopnia 4. ROK/ SEMESTR STUDIÓW: I/1

[ A i ' ]=[ D ][ A i ] (2.3)

SIMR 2016/2017, Analiza 2, wykład 1, Przestrzeń wektorowa

4 Przekształcenia liniowe

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ

SYLABUS DOTYCZY CYKLU KSZTAŁCENIA

1 Przestrzeń liniowa. α 1 x α k x k = 0

Z-ID-103 Algebra liniowa Linear Algebra

Algebra liniowa. 1. Macierze.

ALGEBRA LINIOWA. Wykład 2. Analityka gospodarcza, sem. 1. Wydział Zarządzania i Ekonomii Politechnika Gdańska

Rozdział 5. Macierze. a 11 a a 1m a 21 a a 2m... a n1 a n2... a nm

Wektory. Algebra. Aleksander Denisiuk. Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych Wydział Informatyki w Gdańsku ul. Brzegi Gdańsk

PODSTAWY AUTOMATYKI. MATLAB - komputerowe środowisko obliczeń naukowoinżynierskich - podstawowe operacje na liczbach i macierzach.

2.1. Postać algebraiczna liczb zespolonych Postać trygonometryczna liczb zespolonych... 26

Algebra liniowa z geometria. - zadania Rok akademicki 2010/2011

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: JFT s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

. : a 1,..., a n F. . a n Wówczas (F n, F, +, ) jest przestrzenią liniową, gdzie + oraz są działaniami zdefiniowanymi wzorami:

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Podstawy elektromagnetyzmu. Wykład 1. Rachunek wektorowy

Wprowadzenie do metod numerycznych Wykład 3 Metody algebry liniowej I Wektory i macierze

MODELOWANIE PRZESTRZENI ZA POMOCĄ MULTIILOCZYNÓW WEKTORÓW

Matematyka liczby zespolone. Wykład 1

A,B M! v V ; A + v = B, (1.3) AB = v. (1.4)

14. Przestrzenie liniowe

Geometria Lista 0 Zadanie 1

Zajmijmy się najpierw pierwszym równaniem. Zapiszmy je w postaci trygonometrycznej, podstawiając z = r(cos ϕ + i sin ϕ).

Metody matematyczne fizyki

Pokazać, że wyżej zdefiniowana struktura algebraiczna jest przestrzenią wektorową nad ciałem

1.1 Definicja. 1.2 Przykład. 1.3 Definicja. Niech G oznacza dowolny, niepusty zbiór.

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni 30 30

WYDZIAŁ MECHANICZNO-ENERGETYCZNY KARTA PRZEDMIOTU

1 Macierze i wyznaczniki

Fizyka. dr Bohdan Bieg p. 36A. wykład ćwiczenia laboratoryjne ćwiczenia rachunkowe

Kierunek i poziom studiów: Matematyka, studia I stopnia (licencjackie), rok I

Automatyzacja Ćwicz. 2 Teoria mnogości i algebra logiki Akademia Morska w Szczecinie - Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu

Macierz o wymiarach m n. a 21. a 22. A =

Skrypt z Algebry Liniowej 2

Elementy geometrii analitycznej w R 3

1. Matematyka Fizyki Kwantowej: Cześć Druga

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

KARTA PRZEDMIOTU. 12. PRZEDMIOTOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA Odniesienie do kierunkowych efektów kształcenia (symbol)

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Wykład 5. Ker(f) = {v V ; f(v) = 0}

Z-0085z Algebra Liniowa Linear Algebra. Stacjonarne wszystkie Katedra Matematyki Dr Beata Maciejewska. Podstawowy Obowiązkowy Polski Semestr pierwszy

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Algebra z Geometrią Analityczną. { x + 2y = 5 x y = 9. 4x + 5y 3z = 9, 2x + 4y 3z = 1. { 2x + 3y + z = 5 4x + 5y 3z = 9 7 1,

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni ,5 1

MATEMATYKA I SEMESTR ALK (PwZ) 1. Sumy i sumy podwójne : Σ i ΣΣ

Wykład Matematyka A, I rok, egzamin ustny w sem. letnim r. ak. 2002/2003. Każdy zdający losuje jedno pytanie teoretyczne i jedno praktyczne.

Algebra Liniowa 2 (INF, TIN), MAP1152 Lista zadań

Lista. Przestrzenie liniowe. Zadanie 1 Sprawdź, czy (V, +, ) jest przestrzenią liniową nadr :

Algebra liniowa Linear algebra

Algebra liniowa Linear algebra

Przestrzenie liniowe

Grupy, pierścienie i ciała

GRAFIKA KOMPUTEROWA podstawy matematyczne. dr inż. Hojny Marcin pokój 406, pawilon B5 Tel.

WYKŁADY Z MATEMATYKI DLA STUDENTÓW UCZELNI EKONOMICZNYCH

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.1, Mechanika, szczególna teoria względności / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7.

Endomorfizmy liniowe

Przekształcenia liniowe

Wyznaczniki. Mirosław Sobolewski. Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW. 6. Wykład z algebry liniowej Warszawa, listopad 2013

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Algebra. Jakub Maksymiuk. lato 2018/19

Opis przedmiotu: Matematyka I

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

Analiza matematyczna i algebra liniowa Macierze

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

POSTULATY MECHANIKI KWANTOWEJ cd i formalizm matematyczny

Co to jest wektor? Jest to obiekt posiadający: moduł (długość), kierunek wraz ze zwrotem.

ZASADY ZALICZANIA PRZEDMIOTU:

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn a 1j a 2j R i = , C j =

Transkrypt:

Czy umiemy mnożyć wektory? wprowadzenie do algebry geometrycznej Jacek Grela 1 UJ 2010

Plan działania Motywacja Wprowadzenie do algebry geometrycznej Algebra 2D, 3D Przykład fizyczny Algebra czasoprzestrzeni Podsumowanie Bibliografia 2

Motywacja Wektor skierowana prosta + wartość Iloczyny skalarne i wektorowe 3

Motywacja Co jest nie tak z tym mnożeniem? Iloczyn wektorowy: 1. Nie jest łączny 2. Istnieje tylko w 3 i 7 wymiarach (!) 3. Zależny od skrętności układu 4. Wprowadza pseudowektory 4

Motywacja Przekształcenia dla wektorów: O(3) Det = +1 (gr. SO(3)) Det = -1 (odbicia) V x V = PV PV x PV = PV V x PV = V 5 Pseudowektor!= wektor Bo inna transformacja

Motywacja Transformacja wektora: Dziwna transformacja pseudowektora: 6

Motywacja Może pseudowektory przedstawić inaczej? Cała informacja zakodowana Ale co nam to da? 7

Motywacja Dziwna transformacja wyjaśniona: wektory pseudowektory Brak śrub! 8

Motywacja Po co to wszystko? Szukamy lepszego iloczynu wektorowego 9

Wprowadzenie Iloczyn zewnętrzny a^b Grassmann Definiuje nową wielkość geometryczną - dwuwektor 10

Wprowadzenie Dwuwektor skierowana powierzchnia Własności: a^b = a b sin(a,b) a^b = - b^a a^a = 0 I więcej... 11

Wprowadzenie Poszerzenie na dowolną liczbę wymiarów tworzymy n-wektory Łączność (a^b)^c = a^(b^c) 12

Wprowadzenie Mamy więc lepszy iloczyn bo: Łączny Uogólniony na dowolny wymiar Z wyjaśnionym pochodzeniem pseudotransformacji Niezależny od skrętności Ale to nie koniec... 13

Wprowadzenie Kombinując nowy iloczyn zewnętrzny ze znanym iloczynem wewnętrznym : ab = a^b + a.b Otrzymujemy tzw. Iloczyn geometryczny (iloczyn Clifforda) 14 Clifford

Wprowadzenie Ale to niegłupie: Prostopadle iloczyn antykomutuje Równolegle iloczyn komutuje A pomiędzy rozwija skrzydła! Można dalej wyprowadzać : a(b+c) = ab + ac a(bc) = (ab)c 15

Wprowadzenie Pozostaje kwestia biwektor + skalar Suma n-wektorów = wielowektor 0-wektor 1-wektor 16

Wprowadzenie Algebra geometryczna należy do algebr Clifforda. Opiszemy euklidesową przestrzeń N- wymiarową i czasoprzestrzeń. 17

Algebra 2D Przestrzeń 2D z wektorami (orto) σ1, σ 2 Iloczyny wektorów bazy: Baza dla 4-wymiarowego wielowektora A: 18 a i to liczby

Algebra 2D Mnożąc dwa ogólne wielowektory: 1. Dostajemy znowu wielowektor 2. Obroty wersorów 3. Zauważamy: Dostaliśmy jednostkę urojoną! 19

Algebra 2D Algebra płaszczyzny zespolonej Notacja: taka algebra to Cl(2,0) 20

Algebra 3D A co w 3 wymiarach? (Cl(3,0)) 8-wymiarowy wielowektor Ogólnie wymiar = 2 N 21

Algebra 3D Przy mnożeniu: I znowu coś urojonego: Biwektory^2 = -1... Ale: 22

Algebra 3D Zauważmy, że: Macierze Pauliego? Ale całkiem inna interpretacja geometryczna! 23

Algebra 3D Wielowektor w 3D: a = a i σ i b = b i σ i Algebra Pauliego 24

Algebra 3D Parzyste wektory: Tworzą algebrę kwaternionów Iσ 1 i, -iσ 2 j, iσ 3 k i 2 = j 2 = k 2 = ijk = -1 25

Algebra 3D Ostatni ważny wynik: a x b = -i a ^ b Operator dualny * (Hodge'a) a x b = -(a ^ b)* * : k-wektor (N-k)-wektor 26

Algebra 2D, 3D Bogactwo struktury algebraicznej: Struktura zespolona Struktura macierzy Pauliego Struktura kwaternionowa A znamy jeszcze coś... 27

Przykład fizyczny Przykład zastosowania algebry przestrzeni 3D są równania Maxwella Rozważmy pola wielowektorowe: a, b, α, β są funkcjami (x,y,z,t) 28

Przykład fizyczny Operator: Pole f postaci: Źródła: 29

Przykład fizyczny Tworzymy najprostsze równanie dla tego pola: Df = J... 30

Przykład fizyczny Wyzerujemy u,v i magnetyczne źródła... Voila, równania Maxwella 31

Algebra czasoprzestrzeni Przestrzeń niezwykła czasoprzestrzeń Sygnatura (+,-,-,-) Cl(1,3) Algebra Diraca 32

Algebra czasoprzestrzeni 1+4+6+4+1 = 2 4 = 16 wielkości niezależnych Izomorfizm z algebrą Pauliego (przestrzeń 3D) k=1..3 33

Algebra czasoprzestrzeni Podobieństwa z teorią Diraca: Ψ Ψ Tym razem więcej geometrii Cdn. Ψ γ μ Ψ Ψ σ μν Ψ Ψ γ 5 γ μ Ψ Ψ γ 5 Ψ 34

Podsumowanie Bogactwo struktury Prostota Unifikacja Niezależność od współrzędnych Zastosowania w fizyce I poza nią: robotyka, przetwarzanie obrazu oraz sygnałów 35

Bibliografia Geometric Algebra and its Applications to Mathematical Physics C. Doran 1994 Imaginary numbers are not Real the Geometric Algebra of Spacetime S. Gull, A. Lasenby, C. Doran 1993 Skalary, wektory i co dalej? - B. Jancewicz FOTON 103 Pseudowektory B. Jancewicz wykład Uwr 2010 (Ilustracje!) New Foundations of classical mechanics D. Hestenes 1999 Spacetime calculus with applications D. Hestenes http://arkadiusz.jadczyk.salon24.pl/ 36

Koniec Dziękuję za uwagę! 37