向量的加法
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向量的运算法则向量是数学中一个重要的概念,广泛应用于物理、工程、计算机等各个领域。
在实际应用中,我们常常需要对向量进行各种运算,而向量的运算法则则是我们进行这些运算的基础。
本文将介绍向量的基本运算法则,包括向量的加法、减法、数乘等。
1. 向量的加法设有两个向量a和b,表示为a=(a1, a2, a3),b=(b1, b2, b3)。
则这两个向量的加法定义为:a +b = (a1 + b1, a2 + b2, a3 + b3)即将两个向量对应分量相加,得到一个新的向量。
这个操作遵循向量加法的法则,不仅可以对二维向量进行加法,也可以对三维向量进行加法,甚至可以拓展到更高维度的向量。
2. 向量的减法与向量的加法类似,向量的减法也是将两个向量的对应分量相减得到一个新的向量。
设有两个向量a和b,则它们的减法定义为:a -b = (a1 - b1, a2 - b2, a3 - b3)向量的减法在几何意义上可以理解为将向量b沿着负方向平移后,再进行向量的加法操作。
3. 向量的数乘向量的数乘是指一个向量与一个标量相乘的操作。
设有一个向量a 和一个标量k,则向量a与标量k的乘积定义为:ka = (ka1, ka2, ka3)即将向量a的每个分量都乘以标量k,得到一个新的向量。
向量的数乘操作可以用来改变向量的大小和方向,是向量运算中一个非常重要的操作。
4. 向量的数量积向量的数量积,也称为点积,是向量运算中一个重要的概念。
设有两个向量a和b,则它们的数量积定义为:a ·b = a1 * b1 + a2 * b2 + a3 * b3数量积可以用来计算两个向量之间的夹角,还可以计算向量在某一方向上的投影长度,具有很多实际应用价值。
5. 向量的向量积向量的向量积,也称为叉积,是向量运算中另一个重要的概念。
设有两个向量a和b,则它们的向量积定义为:a ×b = (a2b3 - a3b2, a3b1 - a1b3, a1b2 - a2b1)向量积的结果是一个新的向量,它垂直于原来的两个向量所在的平面,其大小等于两个向量构成的平行四边形的面积。
§1.2向量的加法一、加法1.向量和的平行四边行法则:已知向量a ,b,以空间任意一点O作向量OA =a,OB =b 把两个向量OA 为邻边组成一个平行四边形OACB ,即有对角线向量OC =OA +OB ,记c OC =称作a 与b的和,记作c =a +b ,由两向量a 与b ,求它们的和a +b 的运算叫做向量的加法。
(根据力的合成原理得到的)2.三角形法则:作OA =a,AB =b ,则有OB =OA +AB 称为三角形法则.(位移的合成用三角形法则) 如果向量a OA =与向量b OB =在同一直线上,那么,规定它们的和是这样一个向量: 若OA 与OB 的指向相同时,和向量的方向与原来两向量相同,其模等于两向量的模之和。
如图:若OA 与OB 的指向相反时,和向量的模等于两向量的模之差,其方向与模值大的向量方向一致.3.运算规律(1)a +0 =a (2)a +(-a )=0(3)a +b =b +a (4)(a +b )+c =a+(b +c ) 结合律的证明:OAB二、减法1.定义1.2.2 若b +c =a ,则称c 为a ,b 的差,记为c =a -b 。
由a ,b求a -b的运算叫做向量的减法。
2.向量减法的作图法自空间任意点引向量OA =a , OB =b, 则b+BA =a ,由减法定义得 BA =a -b。
3. 移项法则:因为b a c-=,即a c b =+,两边加b -,有)(b a c -+=因此,)(b a b a-+=-移项法则:在向量等式中,将某一向量从等号的一端移到另一端,只需改变它的符号。
三、三角不等式|a +b |≤|a |+|b |, 且等号成立等价于a ,b 中至少有一个为零向量或a ,b同向。
可以推广到任意多个向量的情况:|||||||2121n n a a a a a a ++≤+++四、例题例1: 设a ,b ,c不共线,则它们顺次终点与始点相连成一个三角形的充分必要条件是a +b +c =0。
向量的加法1. 引言在线性代数中,向量是一种常用的数学工具,用于表示具有方向和大小的物理量。
向量的加法是指将两个向量相加,得到一个新的向量。
向量的加法在数学、物理、计算机图形学等领域有着广泛的应用。
本文将介绍向量的加法的基本概念和运算规则,并给出一些常见例子。
2. 向量的表示方法向量可以用多种方式进行表示,常见的方法有以下几种:2.1. 笛卡尔坐标表示法笛卡尔坐标表示法是最常见的表示向量的方法。
在笛卡尔坐标系中,一个向量可以表示为一个有序数对或有序数组,例如 (x, y) 或 [x, y]。
其中,x 表示向量在 x 轴上的分量,y 表示向量在 y 轴上的分量。
2.2. 线段表示法线段表示法是将向量表示为连接两个点的有向线段。
线段的起点表示向量的原点,终点表示向量的终点。
线段的长度表示向量的大小,线段的方向表示向量的方向。
2.3. 极坐标表示法极坐标表示法将向量表示为极坐标系中的一个点。
极坐标由极径和极角组成,极径表示向量的大小,极角表示向量与极径的夹角。
3. 向量的加法规则向量的加法遵循以下规则:3.1. 用向量的分量进行加法向量的加法可以通过对应分量之间的加法实现。
对于两个向量 A 和 B,它们的加法结果 C 的分量等于 A 和 B 对应分量之和。
C_x = A_x + B_xC_y = A_y + B_y3.2. 用向量的线段进行加法向量的加法可以通过将两个向量的线段相连实现。
对于两个向量 A 和 B,它们的加法结果 C 的起点为 A 的起点,终点为 B 的终点。
3.3. 用向量的极坐标进行加法向量的加法可以通过将两个向量的极坐标相加实现。
对于两个向量 A 和 B,它们的加法结果 C 的极径等于 A 的极径加上 B 的极径,极角等于 A 的极角加上 B 的极角。
4. 示例4.1. 示例一假设有两个向量 A 和 B,其分量表示如下:A = [3, 4]B = [1, -2]根据向量的加法规则,可以计算出它们的和 C:C = [3 + 1, 4 + (-2)] = [4, 2]所以向量 A 和 B 的和为 C = [4, 2]。
向量公式之蔡仲巾千创作设a=(x,y),b=(x',y')。
1、向量的加法向量的加法满足平行四边形法则和三角形法则。
AB+BC=AC。
a+b=(x+x',y+y')。
a+0=0+a=a。
向量加法的运算律:交换律:a+b=b+a;结合律:(a+b)+c=a+(b+c)。
2、向量的减法如果a、b是互为相反的向量,那么a=-b,b=-a,a+b=0. 0的反向量为0AB-AC=CB. 即“共同起点,指向被减”a=(x,y) b=(x',y') 则 a-b=(x-x',y-y').4、数乘向量实数λ和向量a的乘积是一个向量,记作λa,且∣λa∣=∣λ∣•∣a∣。
当λ>0时,λa与a同方向;当λ<0时,λa与a反方向;当λ=0时,λa=0,方向任意。
当a=0时,对于任意实数λ,都有λa=0。
注:按定义知,如果λa=0,那么λ=0或a=0。
实数λ叫做向量a的系数,乘数向量λa的几何意义就是将暗示向量a的有向线段伸长或压缩。
当∣λ∣>1时,暗示向量a的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上伸长为原来的∣λ∣倍;当∣λ∣<1时,暗示向量a的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上缩短为原来的∣λ∣倍。
数与向量的乘法满足下面的运算律结合律:(λa)•b=λ(a•b)=(a•λb)。
向量对于数的分配律(第一分配律):(λ+μ)a=λa+μa.数对于向量的分配律(第二分配律):λ(a+b)=λa+λb.数乘向量的消去律:① 如果实数λ≠0且λa=λb,那么a=b。
② 如果a≠0且λa=μa,那么λ=μ。
3、向量的的数量积定义:已知两个非零向量a,b。
作OA=a,OB=b,则角AOB称作向量a和向量b的夹角,记作〈a,b〉并规定0≤〈a,b〉≤π 定义:两个向量的数量积(内积、点积)是一个数量,记作a•b。
若a、b不共线,则a•b=|a|•|b|•cos〈a,b〉;若a、b共线,则a•b=+-∣a∣∣b∣。
6.2 平面向量的运算 6.2.1 向量的加法运算知识点一 向量加法的定义及其运算法则 1.向量加法的定义求两个向量和的运算,叫做向量的加法. 2.向量求和的法则已知非零向量a ,b ,在平面内任取一点A ,作AB →=a ,BC →=b ,则向量AC →叫做a 与b 的和,记作a +b ,即a +b =AB →+BC →=AC →.这种求向量和的方法,称为向量加法的三角形法则.对于零向量与任意向量a ,规定a +0=0+a =a以同一点O 为起点的两个已知向量a ,b 为邻边作▱OACB ,则以O 为起点的对角线OC →就是a 与b 的和.把这种作两个向量和的方法叫做向量加法的平行四边形法则位移的合成可以看作向量加法的三角形法则的物理模型,力的合成可以看作向量加法的平行四边形法则的物理模型.知识点二 向量加法的运算律 向量加法的运算律一、向量加法法则例1 (1)如图①所示,求作向量a +b . (2)如图②所示,求作向量a +b +c .解 (1)首先作向量OA →=a ,然后作向量AB →=b ,则向量OB →=a +b .如图③所示.(2)方法一 (三角形法则)如图④所示,首先在平面内任取一点O ,作向量OA →=a ,再作向量AB →=b ,则得向量OB →=a +b ,然后作向量BC →=c ,则向量OC →=(a +b )+c =a +b +c 即为所求.方法二 (平行四边形法则)如图⑤所示,首先在平面内任取一点O ,作向量OA →=a ,OB →=b ,OC →=c , 以OA ,OB 为邻边作▱OADB ,连接OD , 则OD →=OA →+OB →=a +b .再以OD ,OC 为邻边作▱ODEC ,连接OE , 则OE →=OD →+OC →=a +b +c 即为所求.跟踪1 如图所示,O 为正六边形ABCDEF 的中心,化简下列向量.(1)OA →+OC →=________;(2)BC →+FE →=________;(3)OA →+FE →=________. 答案 (1)OB → (2)AD →(3)0解析 (1)因为四边形OABC 是以OA ,OC 为邻边的平行四边形,OB 是其对角线,故OA →+OC →=OB →.(2)因为BC →=FE →,故BC →+FE →与BC →方向相同,长度为BC →的长度的2倍,故BC →+FE →=AD →. (3)因为OD →=FE →,故OA →+FE →=OA →+OD →=0. 二、向量加法运算律的应用 例2 化简:(1)BC →+AB →;(2)DB →+CD →+BC →;(3)AB →+DF →+CD →+BC →+F A →. 解 (1)BC →+AB →=AB →+BC →=AC →. (2)DB →+CD →+BC →=BC →+CD →+DB → =(BC →+CD →)+DB →=BD →+DB →=0. (3)AB →+DF →+CD →+BC →+F A → =AB →+BC →+CD →+DF →+F A → =AC →+CD →+DF →+F A → =AD →+DF →+F A → =AF →+F A →=0.跟踪2 已知正方形ABCD 的边长等于1,则|AB →+AD →+BC →+DC →|=________. 答案 22解析 |AB →+AD →+BC →+DC →|=|AB →+BC →+AD →+DC →|=|AC →+AC →|=2|AC →|=2 2. 三、向量加法的实际应用例3 河水自西向东流动的速度为10 km/h ,小船自南岸沿正北方向航行,小船在静水中的速度为10 3 km/h ,求小船的实际航行速度.解 设a ,b 分别表示水流的速度和小船在静水中的速度,过平面内一点O 作OA →=a ,OB →=b ,以OA →,OB →为邻边作矩形OACB ,连接OC →,如图,则OC →=a +b ,并且OC →即为小船的实际航行速度.∴|OC →|=|a +b |2=|a |2+|b |2=20(km/h), tan ∠AOC =10310=3,∴∠AOC =60°,∴小船的实际航行速度为20 km/h ,沿北偏东30°的方向航行.跟踪3 如图,用两根绳子把重10 N 的物体W 吊在水平杆子AB 上,∠ACW =150°,∠BCW =120°,求A 和B 处所受力的大小.(绳子的重量忽略不计)解 如图所示,设CE →,CF →分别表示A ,B 所受的力,10 N 的重力用CG →表示,则CE →+CF →=CG →.由题意可得∠ECG =180°-150°=30°,∠FCG =180°-120°=60°. ∴|CE →|=|CG →|cos 30° =10×32=53(N), |CF →|=|CG →|cos 60° =10×12=5(N).∴A 处所受的力为5 3 N ,B 处所受的力为5 N.。
向量的加法法则
向量的加法法则是指两个向量在空间中进行相加的规则。
例如,将两个相同方向的向量相加可以得到一个更长的向量,相反方向的向量相加则会得到一个更短的向量。
向量的加法有以下几种情况:
①平行向量的加法
如果两个向量方向相同,那它们就是平行向量,它们可以直接相加。
其结果等于两个向量相加的模长值的向量。
例如,向量a和向量b都指向右方(平行),向量a的模长为3,向量b的模长为4,那么它们的和向量c的模长为7,并指向右方。
②反平行向量的加法
如果两个向量方向相反,那它们就是反平行向量,它们在相加前需要先取反其一。
其结果等于两个向量模长的差值向量。
例如,向量a和向量b方向相反,向量a的模长为3,向量b的模长为4,那么反平行向量a+b的模长为1(|3-4|=1),并指向a的反方向。
③垂直向量的加法
如果两个向量互相垂直,那它们的和向量等于它们之间组成的直角三角形的斜边长。
可以用勾股定理求出。
即:向量c²=向量a²+向量b²。
例如,向量a垂直于向量b,且向量a的模长为3,向量b的模长为4,那么它们的和向量c的模长等于根号(3²+4²)=5,同时c的方向和第一象限的y轴正方向夹角45°。
总之,向量的加法法则虽然简单,但也需要在实际问题中加以注意,需要根据向量所处的情况而进行不同的运算处理,才能得到正确的结果。
向量公式设a=(x,y),b=(x',y')。
1、向量的加法向量的加法满足平行四边形法则和三角形法则。
AB+BC=AC。
a+b=(x+x',y+y')。
a+0=0+a=a。
向量加法的运算律:交换律:a+b=b+a;结合律:(a+b)+c=a+(b+c)。
2、向量的减法如果a、b是互为相反的向量,那么a=-b,b=-a,a+b=0. 0的反向量为0 AB-AC=CB. 即“共同起点,指向被减”a=(x,y) b=(x',y') 则 a-b=(x-x',y-y').4、数乘向量实数λ和向量a的乘积是一个向量,记作λa,且∣λa∣=∣λ∣•∣a∣。
当λ>0时,λa与a同方向;当λ<0时,λa与a反方向;当λ=0时,λa=0,方向任意。
当a=0时,对于任意实数λ,都有λa=0。
注:按定义知,如果λa=0,那么λ=0或a=0。
实数λ叫做向量a的系数,乘数向量λa的几何意义就是将表示向量a的有向线段伸长或压缩。
当∣λ∣>1时,表示向量a的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上伸长为原来的∣λ∣倍;当∣λ∣<1时,表示向量a的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上缩短为原来的∣λ∣倍。
数与向量的乘法满足下面的运算律结合律:(λa)•b=λ(a•b)=(a•λb)。
向量对于数的分配律(第一分配律):(λ+μ)a=λa+μa.数对于向量的分配律(第二分配律):λ(a+b)=λa+λb.数乘向量的消去律:①如果实数λ≠0且λa=λb,那么a=b。
②如果a≠0且λa=μa,那么λ=μ。
3、向量的的数量积定义:已知两个非零向量a,b。
作OA=a,OB=b,则角AOB称作向量a和向量b的夹角,记作〈a,b〉并规定0≤〈a,b〉≤π定义:两个向量的数量积(内积、点积)是一个数量,记作a•b。
若a、b不共线,则a•b=|a|•|b|•cos〈a,b〉;若a、b共线,则a•b=+-∣a∣∣b∣。
、向量的加法向量的加法向量的加法满足平行四边形法则和三角形法则。
向量的加法OB+OA=OC。
a+b=(x+x',y+y')。
a+0=0+a=a。
向量加法的运算律:交换律:a+b=b+a;结合律:(a+b)+c=a+(b+c)。
2、向量的减法如果a、b是互为相反的向量,那么a=-b,b=-a,a+b=0. 0的反向量为0向量的减法AB-AC=CB. 即“共同起点,指向被向量的减法减”a=(x,y)b=(x',y') 则a-b=(x-x',y-y').3、数乘向量实数λ和向量a的乘积是一个向量,记作λa,且∣λa∣=∣λ∣·∣a∣。
当λ>0时,λa与a同方向;向量的数乘当λ<0时,λa与a反方向;向量的数乘当λ=0时,λa=0,方向任意。
当a=0时,对于任意实数λ,都有λa=0。
注:按定义知,如果λa=0,那么λ=0或a=0。
实数λ叫做向量a的系数,乘数向量λa的几何意义就是将表示向量a的有向线段伸长或压缩。
当∣λ∣>1时,表示向量a的有向线段在原方向(λ>0)或反方向(λ<0)上伸长为原来的∣λ∣倍;当∣λ∣<1时,表示向量a的有向线段在原方向(λ>0)或××反方向(λ<0)上缩短为原来的∣λ∣倍。
数与向量的乘法满足下面的运算律结合律:(λa)·b=λ(a·b)=(a·λb)。
向量对于数的分配律(第一分配律):(λ+μ)a=λa+μa.数对于向量的分配律(第二分配律):λ(a+b)=λa+λb.数乘向量的消去律:①如果实数λ≠0且λa=λb,那么a=b。
②如果a≠0且λa=μa,那么λ=μ。
4、向量的数量积定义:已知两个非零向量a,b。
作OA=a,OB=b,则角AOB称作向量a和向量b 的夹角,记作〈a,b〉并规定0≤〈a,b〉≤π定义:两个向量的数量积(内积、点积)是一个数量,记作a·b。
向量加减法公式
向量加法和减法是在向量空间中进行的基本操作。
它们可以帮助我们计算多个向量之间的总和或差异。
向量加法的公式如下:
对于两个n维向量A和B,它们的和向量C可以表示为:
C = A + B = (A1 + B1, A2 + B2, ..., An + Bn)
例如,如果有两个二维向量A = (2, 3)和B = (1, -4),它们的和向量C可以计算为:
C = (2 + 1, 3 + (-4)) = (3, -1)
向量减法的公式如下:
对于两个n维向量A和B,它们的差向量D可以表示为:
D = A - B = (A1 - B1, A2 - B2, ..., An - Bn)
例如,如果有两个二维向量A = (2, 3)和B = (1, -4),它们的差向量D可以计算为:
D = (2 - 1, 3 - (-4)) = (1, 7)
向量加法和减法具有一些重要的性质:
1. 交换律:A + B = B + A,A - B ≠ B - A
2. 结合律:(A + B) + C = A + (B + C),(A - B) - C ≠ A - (B -
C)
3. 零向量:对于任意向量A,都有A + 0 = A,A - 0 = A,其中0是全为零的向量。
在实际应用中,向量加法和减法可以用于计算两个向量的合力、位置变化等。
同时,它们也可以用于解决几何和物理问题,如平面几何中的位移、速度、加速度等概念。
《从位移的合成到向量的加法》
授课: 王仕林 2008-7-16
教学课题:从位移的合成到向量的加法 课型:新授课 教学目标:1、通过实例掌握向量的加法运算,会用向量的三角行法则和平行四边行法则求两向量之和。
2、掌握向量加法的交换律和结合律,并会运用。
教学重点:理解向量加法的定义及向量三角行法则和平行四边行法则 教学难点:理解向量加法的三角形法则 教学方法:启发式教学 教学过程:
一、复习提问,新课引入
1、 向量的概念;有向线段;向量的表示方法;共线向量的概念。
2、 ①某人从A 到B ,从B 按原方向到C 的位移和
AB BC AC +=
②某人从A 到B ,从B 按原方向返回到C 的位移和 AB BC AC +=
③飞机从A 北京到广州B ,改变方向到上海C
AB BC AC +=
④小船过河时船速水速和速度 AB BC AC +=
二、新课推进
1、 两个向量的和:已知向量a 、b 在平面内任取一点A 作,,AB a BC b AC ==,再作则向量AC 就是向量a 与b 的和,记作a +b
2、 向量的加法:求两个向量和的运算,叫向量的加法。
3、 向量加法的三角形法则:在平面内任取一点A ,作,AB a BC b ==,再作向量AC 则AC =a +b
这种求作两个向量和的作图方法就是三角形法则。
理解:①在平面内任选一点
②要首尾相接,即第一个向量的终点与第二个向量的起点重合,则以第一个向量的起点为起点,第二个向量的终点为终点的向量就是它们的和。
适用范围:共线不共线都适用。
思考:
0112231........n n A A A A A A A A -++++这n 个向量求和能得到什么?如何证明?
4、平行四边形法则:在平面内任取一点A ,作,AB a BC b ==,再作平行AD 的向量BC =b,
连接DC 则四边形ABCD为平行四边形,则向量AC 叫做a 与b 的和,即AC = a +b
理解:①在平面内任选一点
②作平行四边形
③和向量是两个向量共用的起点为起点(A )的对角线的向量。
适用范围:两个向量不共线时适用。
思考:如果两个向量共线呢? 4、 向量加法的运算律:
① a +b =b +a (交换律) 证明:略
② (a +b )+c =a +(b +c )(结合律) 证明:
B
A
C
D
B
A
B
A
B
C
A
B
B
A
C
C
C
A
C
三、例题讲解
例1、 已知a,b,求作向量a+b 。
解题过程(略)
例2、 化简①BC AB + ②DB CD BC ++
③ AB DF CD BC FA ++++ ④12231........n n A A A A A A -+++
例3、 两个力12F F 、同时作用在一个物体上,其中1240F N =方向向东,230F N =方向向北,
求它们的合力。
例4、 在小船过河时,小船沿垂直河岸方向行驶的速度为1 3.46v km h =河水流动的速度
2 2.4v km h =,试求小船过河实际航行的速度大小和方向。
四、课堂练习
课本第74页 1、2、3、4 五、课堂小结
1、 向量概念是由物理学和工程技术抽象出来的,它的理论和方法,成为解决物理,工程技
术的重要工具。
2、 本节的主要内容是向量的加法及其法则,向量加法的交换律和结合律。
3、 向量加法法则适合任意两个向量相加,而平行四边形法则只适合不共线的两个向量相加。
当两向量不共线时,向量加法的两种法则是一致的。
六、作业布置
1、 课本第77页 1、
2、3
2、 思考:a b a b ±和与有怎样的关系?
a
c
a+b
b+c
a+b+c
A
B
b a
b
b a
a
b
B
D。