平面向量是在二维平面内既有方向又有大小的量, 物理学中也称作矢量,与之相对的是只有大小、没有方向的数量(标量)。
平面向量的基本要素
大小:
向量的长度,通常用向量的模表示,记作 |a|。
方向:
向量所指向的方向,可以用箭头表示。
平面向量的表示方法
几何表示法:
用有向线段表示向量,线段的长度表示向量的大小,箭头的方向表示向量的方向。
字母表示法:
用一个小写加粗的字母(如 a, b, c)表示向量。
坐标表示法:
用向量的坐标 (x, y) 表示,其中 x 和 y 分别是向量在 x 轴和 y 轴上的分量。
平面向量的特殊类型
零向量:
长度等于 0 的向量,记作 0,其方向是任意的。
单位向量:
模等于 1 个单位长度的向量,通常用 e 表示,平行于坐标轴的单位向量习惯上分别用 i、j 表示。
相等向量:
长度相等且方向相同的向量。
相反向量:
长度相等且方向相反的向量,记作 -a。
平行向量(共线向量):
方向相同或相反的非零向量,零向量与任意向量平行。
平面向量的线性运算
加法:
两个向量的和,可以通过三角形法则或平行四边形法则计算。
减法:
减去一个向量相当于加上这个向量的相反向量。
数乘:
一个向量与一个实数的乘积,结果是一个新的向量,其长度为原向量长度与实数的乘积,方向根据实数的正负确定。
平面向量的数量积
投影:
向量 b 在向量 a 方向上的投影是一个数量,等于 |b|cosθ,其中 θ 是 a 和 b 之间的夹角。
数量积:
a·b = |a||b|cosθ,结果是一个标量。
平面向量的应用
平面向量在物理学、工程学、计算机科学等领域有广泛应用,例如在力学中用来表示力和力矩,在计算机图形学中用来表示位移和旋转等。
平面向量的基本定理
平面向量基本定理:
如果 e1 和 e2 是同一平面内的两个不共线向量,那么对于这一平面内的任意向量 a,有且只有一对实数 λ1 和 λ2,使得 a = λ1e1 + λ2e2。
这些知识点构成了平面向量的基本概念和运算基础,掌握这些知识对于深入理解和应用平面向量至关重要。