向量的运算

博客主要介绍了向量相关知识,包括向量是有大小和方向的量。阐述了向量的基本运算,如加法的首尾相连法则。还介绍了向量的积,有数量积(数乘)、内积(点乘)和外积(叉乘),并给出了代数表示及相关意义,外积在计算几何中有特定应用。

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向量

有大小,有方向的量,记为a⃗\vec{a}a

基本运算

向量的加法

首尾相连法则(当然还有其他名字:平行四边形法则、三角形法则)
在这里插入图片描述
如图a⃗+b⃗\vec{a}+\vec{b}a+b就相当于将b⃗\vec{b}b的起点平移到a⃗\vec{a}a的终点(a⃗、b⃗\vec{a}、\vec{b}ab以原点为起点),得到b′⃗\vec{b'}b,就如下图:

在这里插入图片描述
a⃗+b⃗=c⃗\vec{a}+\vec{b}=\vec{c}a+b=c,因为它们作用效果一样,这就是首尾相连法则,即由a⃗\vec{a}a的起点,到b′⃗\vec{b'}b的终点。

向量的积

数量积

即一个向量与一个标量相乘,即数乘。
如下图:
在这里插入图片描述

代数表示为:λa⃗\lambda\vec{a}λa

在这里插入图片描述


内积

两个向量点乘,代数表示为:a⃗⋅b⃗=∣a⃗∣∣b⃗∣cosθ\vec{a}\cdot \vec{b}=\mid\vec{a}\mid\mid\vec{b}\mid cos\thetaab=abcosθ

意义为:a⃗\vec{a}a的大小与b⃗\vec{b}ba⃗\vec{a}a上的投影的大小的乘积

乘积为标量

a⃗\vec{a}a(x1,y1)(x_1,y_1)(x1,y1),b⃗\vec{b}b(x2,y2)(x_2,y_2)(x2,y2)

a⃗⋅b⃗=x1∗x2+y1∗y2\vec{a}\cdot \vec{b}=x_1*x_2+y_1*y_2ab=x1x2+y1y2

具体证明略,详见606060课时学高中数学。


外积

两个向量叉乘为外积,外积是一个向量。

a⃗×b⃗=∣a⃗∣∣b⃗∣sinθ=x1∗y2−x2∗y1\vec{a}\times\vec{b}=\mid\vec{a}\mid\mid\vec{b}\mid sin\theta=x_1*y_2-x_2*y_1a×b=absinθ=x1y2x2y1

其中θ\thetaθ表示a⃗\vec{a}a沿着逆时针方向旋转到b⃗\vec{b}b的度数。

这里其实有点问题,外积是一个向量,但运算结果是一个标量(我解决不了),但是在计算几何中,用到的往往是关于与向量类似的运算,所以理解就好了。在做题中,我们仅仅只是用(伪外积)去求一个线段到另外一个线段,是如何旋转(度数严格小于180°180°180°),从而确定线段是顺时针还是逆时针旋转,或者用来去掉重复的面积的。

这点应该要清楚理解。

而不是

∣a⃗×b⃗∣=∣a⃗∣∣b⃗∣sinθ=x1∗y2−x2∗y1\mid\vec{a}\times\vec{b}\mid=\mid\vec{a}\mid\mid\vec{b}\mid sin\theta=x_1*y_2-x_2*y_1a×b=absinθ=x1y2x2y1

其中θ\thetaθ表示a⃗\vec{a}ab⃗\vec{b}b的夹角(0≤θ≤180°0\le\theta\le 180°0θ180°)度数。

证明不知道。

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