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 a和 b,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:
当 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 a和 b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 a在 x轴和 y轴上的坐标分别为 a_x和 a_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。