向量的坐标表示和运算

向量的坐标表示和运算向量是既有大小又有方向的量 可以用有向线段表示 由于向量是可以平移的 所以 任何向量的起点都可以是坐标原点 这个原点既可以是二维的坐标原点 也可以是三维的坐标原点 在二维平面内 任意一个有向线段都可以表示为两个 取定 向量的线性组合 也就是

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向量是既有大小又有方向的量,可以用有向线段表示。

由于向量是可以平移的,所以,任何向量的起点都可以是坐标原点。

这个原点既可以是二维的坐标原点,也可以是三维的坐标原点。

在二维平面内,任意一个有向线段都可以表示为两个“取定”向量的线性组合,也就是可以都可以被两个“取定”向量分解。

我们如果采用平面直角坐标系,那就意味着任何有向线段都可以被正交分解。

向量的坐标表示和运算

如上图:如果点A的坐标为(x,y),则向量:

向量的坐标表示和运算

其中

向量的坐标表示和运算

是X轴、Y轴上的单位向量,它们的模为1。

也就是说,向量OA可以用x轴的x倍的单位向量和Y轴上的y倍单位向量表示,那么,我们直接用点A的坐标(x,y)一样可以表示向量OA的大小和方向,也就是可以直接写成:

向量的坐标表示和运算

这就是向量的坐标表示。

其实,向量OA既然是空间的有向线段,在坐标系中,天然可以使用坐标表示,有向线段的长度是原点和A点之间的距离,方向由点的坐标确定。

既然向量可以用坐标来表示,那向量的计算,当然也可以通过坐标来进行。

如图:

向量的坐标表示和运算

向量OA和向量AD相加,根据三角形法则,结果为向量OD。

D点的坐标为(6,5),也就是:

向量的坐标表示和运算

如果把向量AD平移到OD’的位置,此时向量OD’=(3,1)

向量OA=(3,4),所以,

向量的坐标表示和运算

与上面使用三角形法则结果是一致的。也就是说,两个向量相加,实际上是它们的坐标相加。

写成公式就是:

向量的坐标表示和运算

同样,向量的数乘也是直接把系数乘进去就可以:

向量的坐标表示和运算

向量的数量积就是两个向量的对应坐标相乘再相加:

向量的坐标表示和运算

这个值是和集合运算的结果等价的,也就是:

向量的坐标表示和运算

也就是说,几何运算的结果和坐标运算的结果是等价的,这一点常常会作为高中数学的考点,通过坐标运算来考察两个向量在方向上的相似度,也就是通过坐标运算获得结果后,反过来通过几何运算获得夹角的余弦值,从而评价两个向量的夹角大小。

一样东西,两套系统,结果等价。

这其实也是从纯粹的“几何”发展到“解析几何”之后,给我们带来的巨大福利。

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