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Vectores: módulo, producto escalar, producto vectorial y ángulo

Introduce dos vectores del plano o del espacio para obtener sus módulos, el producto escalar, el producto vectorial, el ángulo que forman y la proyección.

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Resultados

Producto escalar u · v

15

Ángulo entre u y v

53,13 °

Módulo de u
5
Módulo de v
5
Producto vectorial u × v: x
0
Producto vectorial u × v: y
0
Producto vectorial u × v: z
-20
Área del paralelogramo |u × v|
20
Proyección escalar de u sobre v
3

Qué es un vector

Un vector es una magnitud con módulo, dirección y sentido, como una fuerza, una velocidad o un desplazamiento. En el plano se describe con dos coordenadas (x, y) y en el espacio con tres (x, y, z). Las operaciones con vectores son la base de la física, de la geometría analítica y de los gráficos 3D.

Módulo

El módulo es la longitud del vector:

|u| = √(x² + y² + z²)

El vector (3, 4) tiene módulo √(9 + 16) = 5.

Producto escalar

u · v = x₁x₂ + y₁y₂ + z₁z₂ = |u| |v| cos θ

El resultado es un número, no un vector. Si es positivo, el ángulo entre los vectores es agudo; si es negativo, obtuso; si es cero, son perpendiculares. Despejando se obtiene el ángulo:

θ = arccos(u · v ÷ (|u| |v|))

Producto vectorial

Solo existe en el espacio:

u × v = (y₁z₂ − z₁y₂, z₁x₂ − x₁z₂, x₁y₂ − y₁x₂)

Es un vector perpendicular a u y a v, cuyo sentido sigue la regla de la mano derecha (o del sacacorchos) y cuyo módulo es el área del paralelogramo que forman. En el plano, la calculadora toma z = 0 y el producto vectorial solo tiene componente z.

Ejemplo resuelto

u = (3, 4) y v = (5, 0):

  • |u| = 5 y |v| = 5.
  • u · v = 3 × 5 + 4 × 0 = 15.
  • cos θ = 15 ÷ 25 = 0,6, así que θ = 53,13°.
  • Producto vectorial: (0, 0, 3 × 0 − 4 × 5) = (0, 0, −20); el paralelogramo tiene área 20.
  • Proyección de u sobre v: 15 ÷ 5 = 3, la sombra de u sobre el eje de v.

Aplicaciones en física

  • Trabajo: W = F · d, el producto escalar de la fuerza por el desplazamiento. Solo cuenta la componente de la fuerza en la dirección del movimiento.
  • Momento de una fuerza: M = r × F, un producto vectorial que da el par de giro.
  • Fuerza de Lorentz: F = q v × B, sobre una carga que se mueve en un campo magnético.

Consejos

  • Dos vectores son paralelos si su producto vectorial es nulo, y perpendiculares si lo es su producto escalar.
  • El producto vectorial no es conmutativo: v × u = −(u × v).
  • La proyección es negativa cuando el ángulo supera los 90°: u apunta en sentido contrario a v.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula el producto escalar?

Se multiplican las coordenadas correspondientes y se suman: u · v = x₁x₂ + y₁y₂ + z₁z₂. Para u (3, 4) y v (5, 0), el producto escalar es 15.

¿Cómo se halla el ángulo entre dos vectores?

θ = arccos(u · v ÷ (|u| × |v|)). Para u (3, 4) y v (5, 0): arccos(15 ÷ 25) = 53,13°.

¿Qué significa un producto escalar nulo?

Que los dos vectores son perpendiculares (ortogonales), siempre que ninguno sea el vector nulo.

¿Para qué sirve el producto vectorial?

Da un vector perpendicular a u y a v cuyo módulo es el área del paralelogramo que forman. Se usa para las normales en 3D, el momento de una fuerza o la fuerza de Lorentz.

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Resultados orientativos con fines informativos. No sustituyen el consejo de un profesional.