平面向量的线性运算

时间:2025-02-12 19:38:08 单机游戏

平面向量的线性运算主要包括加法和数乘两种运算。

加法

定义:

向量的加法是求两个向量之和的运算。设有两个向量 ab,则它们的和记作 a + b

几何表示:

可以通过平行四边形法则或三角形法则来进行向量的加法。

平行四边形法则:以两个向量为邻边作平行四边形,则对角线所表示的向量即为两向量的和。

三角形法则:将一个向量 b的起点与另一个向量 a的终点相连,从 a的起点指向 b的终点的向量即为两向量的和。

交换律:

向量加法满足交换律,即 a + b = b + a

结合律:

向量加法满足结合律,即 (a + b) + c = a + (b + c)

数乘

定义:

实数与向量的乘积是一个向量,记作 λa,其中 λ是实数, a是向量。

模长:

数乘向量的模长等于实数的绝对值乘以向量的模长,即 |λa| = |λ| * |a|

方向:

λ > 0时, λa的方向与 a相同;当 λ < 0时, λa的方向与 a相反;当 λ = 0时, λa是零向量,即模长为0的向量。

分配律:

数乘运算满足分配律,即:

λ(μa) = (λμ)a

(λ + μ)a = λa + μa

λ(a + b) = λa + λb

共线向量

定义:

如果两个向量 ab共线,那么存在一个实数 c,使得 b = ca

性质:

共线向量具有相同的方向或相反的方向。

坐标运算

坐标表示:

向量可以用坐标表示,设向量 ax轴和 y轴上的坐标分别为 a_xa_y,则 a可以表示为 a = a_xi + a_yj。

加法运算:

两个向量的和的坐标等于对应坐标分量相加,即 (a_x + b_x)i + (a_y + b_y)j。

数乘运算:

实数与向量的乘积的坐标等于实数乘以向量的每个坐标分量,即 (λa_x)i + (λa_y)j。

通过掌握这些基本概念和运算规则,可以有效地进行平面向量的线性运算,并解决相关的几何问题。