Úhly, obsahy, objemy: skalární součin a determinant

Abstract

This bachelor thesis deals with the introduction of scalar product and determinant, which are important tools of analytic geometry. The purpose of the thesis is to provide a parallel interpretation of these two key concepts of advanced algebra - the dot product and the determinant - primarily from a geometric, not an algebraic, point of view. The aim of the thesis is to show how both representations can be derived just by solving geometric problems in two-dimensional space and then how to transfer them to three-dimensional space. The first part of the work is devoted to finding the angle between two vectors in the plane and to calculating the area of a triangle. Both of problems are solved in several ways and then the scalar product and determinant are derived. The second part of the work is devoted to three-dimensional space, in particular the angle between two vectors, lines and planes and the volume of a tetrahedron and parallelogram. This is then supplemented by the introduction of some notions of linear algebra, an investigation of the algebraic properties of the dot product and determinant, and a generalization of the notions to the n-dimensional space. The last part of the thesis is devoted to the analysis of selected czech high school mathematics textbooks in terms of the occurrence and...

Tato bakalářská práce se zabývá zavedením skalárního součinu a determinantu, které jsou důležitými nástroji analytické geometrie. Náplní práce je paralelně vést výklad těchto dvou klíčových konceptů pokročilejší algebry - skalárního součinu a determinantu - primárně z hlediska geometrického, nikoliv algebraického. Cílem práce je ukázat, jak se dají obě zobrazení odvodit jen na základě řešení geometrických problémů v dvourozměrném prostoru a následně jak je přenést do prostoru trojrozměrného. První část práce je věnována hledání odchylek dvou vektorů v rovině a počítání obsahu trojúhelníku. Oba typy úloh jsou řešeny několika způsoby a na jejich základě se pak odvodí skalární součin a determinant. Druhá část práce je pak věnována trojrozměrného prostoru, zejména pak odchylkám vektorů, přímek a rovin a objemu čtyřstěnu a rovnoběžnostěnu. To je pak doplněno o zavedení některých pojmů lineární algebry, zkoumání algebraických vlastností skalárního součinu i determinantu a zobecnění pojmů do n-rozměrného prostoru. Poslední část práce je věnována analýze vybraných českých středoškolských učebnic matematiky z hlediska výskytu a pojetí výkladu skalárního součinu a determinantu. Všechny úlohy jsou doplněny obrázky vytvořenými v programu GeoGebra. Práce je primárně určena pro středoškolské učitele i žáky a studenty...