Для нахождения вектора, ортогонального двум заданным векторам ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ), можно использовать векторное произведение этих векторов. Векторное произведение ( \mathbf{a} \times \mathbf{b} ) будет ортогонально обоим векторам ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ).
Векторы заданы как:
[ \mathbf{a} = i + j + 2k ]
[ \mathbf{b} = 2i + j + k ]
Векторное произведение ( \mathbf{a} \times \mathbf{b} ) находим по формуле:
[ \mathbf{a} \times \mathbf{b} = \begin{vmatrix} i & j & k \ 1 & 1 & 2 \ 2 & 1 & 1 \end{vmatrix} ]
Расчет определителя этой матрицы:
[ \mathbf{a} \times \mathbf{b} = i(11 - 21) - j(11 - 22) + k(11 - 12) ]
[ \mathbf{a} \times \mathbf{b} = i(1 - 2) - j(1 - 4) + k(1 - 2) ]
[ \mathbf{a} \times \mathbf{b} = -i + 3j - k ]
Теперь нам нужно найти единичный вектор, который будет ортогонален исходным векторам. Единичный вектор ( \mathbf{u} ) получается делением вектора ( \mathbf{a} \times \mathbf{b} ) на его длину (норму).
Длина вектора ( -i + 3j - k ) вычисляется как:
[ |\mathbf{a} \times \mathbf{b}| = \sqrt{(-1)^2 + 3^2 + (-1)^2} ]
[ |\mathbf{a} \times \mathbf{b}| = \sqrt{1 + 9 + 1} ]
[ |\mathbf{a} \times \mathbf{b}| = \sqrt{11} ]
Таким образом, единичный вектор ( \mathbf{u} ) равен:
[ \mathbf{u} = \frac{-i + 3j - k}{\sqrt{11}} ]
[ \mathbf{u} = \left(-\frac{1}{\sqrt{11}}, \frac{3}{\sqrt{11}}, -\frac{1}{\sqrt{11}}\right) ]
Это и есть ответ: единичный вектор, ортогональный векторам ( \mathbf{a} = i + j + 2k ) и ( \mathbf{b} = 2i + j + k ), равен ( \left(-\frac{1}{\sqrt{11}}, \frac{3}{\sqrt{11}}, -\frac{1}{\sqrt{11}}\right) ).