什么是向量
在數學中,向量(也稱為歐幾里得向量、幾何向量、矢量),指具有大小(magnitude)和方向的量。
它可以形象化地表示為帶箭頭的線段。箭頭所指:代表向量的方向;線段長度:代表向量的大小。
與向量對應的量叫做數量(物理學中稱標量),數量(或標量)只有大小,沒有方向。
向量垂直公式
a,b是兩個向量
a=(a1,a2) b=(b1,b2)
a//b:a1/b1=a2/b2或a1b1=a2b2或a=λb,λ是一個常數
a垂直b:a1b1 a2b2=0
證明:
①幾何角度:
向量A (x1,y1),長度 L1 =√(x12 y12)
向量B (x2,y2),長度 L2 =√(x22 y22)
(x1,y1)到(x2,y2)的距離:D=√[(x1 – x2)2 (y1 – y2)2]
兩個向量垂直,根據勾股定理:L12 L22 = D2
∴ (x12 y12) (x22 y22) = (x1 – x2)2 (y1 – y2)2
∴ x12 y12 x22 y22 = x12 -2x1x2 x22 y12 – 2y1y2 y22
∴ 0 = -2x1x2 – 2y1y2
∴ x1x2 y1y2 = 0
②擴展到三維角度:
x1x2 y1y2 z1z2 = 0,
那么向量(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)垂直
綜述,對任意維度的兩個向量L1,L2垂直的充分必要條件是:L1×L2=0 成立。
平面向量加法公式
已知向量AB、BC,再作向量AC,則向量AC叫做AB、BC的和,記作AB BC
即有:AB BC=AC。
用坐標表示時,顯然有:AB BC=(x2-x1,y2-y1) (x3-x2,y3-y2)=(x2-x1 x3-x2,y2-y1 y3-y2)=(x3-x1,y3-y1)=AC。
這就是說,兩個向量和與差的坐標分別等于這兩個向量相應坐標的和與差
三角形法則:AB BC=AC,這種計算法則叫做向量加法的三角形法則,簡記為:首尾相連、連接首尾、指向終點。
四邊形法則:已知兩個從同一點A出發的兩個向量AC、AB,以AC、AB為鄰邊作平行四邊形ACDB,則以A為起點的對角線AD就是向量AC、AB的和,這種計算法則叫做向量加法的平行四邊形法則,簡記為:共起點 對角連。
對于零向量和任意向量a,有:0 a=a 0=a。
向量的加法滿足所有的加法運算定律,如:交換律、結合律。
平面向量減法公式
AB-AC=CB,這種計算法則叫做向量減法的三角形法則
簡記為:共起點、連中點、指被減。
-(-a)=a;a (-a)=(-a) a=0;a-b=a (-b)。
平面向量數乘公式
實數λ與向量a的積是一個向量,這種運算叫做向量的數乘,記作λa。
當λ>0時,λa的方向和a的方向相同,
當λ<0時,λa的方向和a的方向相反,
當λ = 0時,λa=0。
用坐標表示的情況下有:λAB=λ(x2-x1,y2-y1)=(λx2-λx1,λy2-λy1)
設λ、μ是實數,那么滿足如下運算性質:
(λμ)a= λ(μa)
(λ μ)a= λa μa
λ(a±b) = λa± λb
(-λ)a=-(λa) = λ(-a)
|λa|=|λ||a|
平面向量數量積公式
已知兩個非零向量a、b,那么a·b=|a||b|cosθ(θ是a與b的夾角)叫做a與b的數量積或內積,記作a·b。
零向量與任意向量的數量積為0。數量積a·b的幾何意義是:a的長度|a|與b在a的方向上的投影|b|cos θ的乘積。
兩個向量的數量積等于它們對應坐標的乘積的和。即:若a=(x1,y1),b=(x2,y2),則a·b=x1·x2 y1·y2