向量运算,向量运算结合律
向量运算,作为数学和物理学中的一种基本运算,涉及向量的加法、减法、数乘等。向量是一种同时具有大小和方向的量,可以形象地表示为带箭头的线段。在向量运算中,有一些基本的运算律和性质需要我们了解。
1.向量的基本概念
向量(英语:vector,物理、工程等也称作矢量)是数学、物理学和工程科学等多个自然科学中的基本概念,指一个同时具有大小和方向,且满足平行四边形法则的几何对象。一般地,同时满足具有大小和方向两个性质的几何对象即可认为是向量(特别地,电流属既有大小、又有正负方向的量,但由于其运算不满足平行四边形法则,不属于向量)。
2.向量加法的运算律
向量加法是向量运算中最基本的运算之一,其运算律包括:
1.加法交换律:a+=+a
这意味着向量的加法满足交换律,即两个向量的顺序可以互换。
2.加法结合律:(a+)+c=a+(+c)
加法结合律表明,无论先进行哪两个向量的加法运算,最终结果都是相同的。
3.向量减法
向量减法涉及求一个向量的相反向量,并将其与另一个向量相加。以下是一些关于向量减法的性质:
1.如果a、是互为相反的向量,那么a=-,=-a,a+=0。
这意味着两个互为相反的向量相加的结果是零向量。
2.向量的减法运算遵循三角形法则。
三角形法则指出,如果向量a和向量的起点相同,那么向量a-可以表示为从向量a的终点到向量的终点的向量。
4.向量数乘
向量数乘是指将一个实数与一个向量相乘。以下是一些关于向量数乘的性质:
1.实数λ和向量a的乘积是一个向量,记作λa,且∣λa∣=∣λ∣•∣a∣。
这意味着向量数乘的结果是一个向量,且其模长等于实数λ的模长与向量a的模长的乘积。
2.当λ>
0时,λa的方向与a的方向相同;当λ<
0时,λa的方向与a的方向相反。这说明向量数乘会改变向量的方向,具体取决于实数λ的正负。
5.向量的内积与外积
向量的内积与外积是向量运算中的两种特殊运算。以下是关于这两种运算的性质:
1.向量的内积(\oldsymol{a}\cdot\oldsymol{}=|\oldsymol{a}||\oldsymol{}|\cos\theta),其中(\theta)是向量a和向量之间的夹角。
内积的结果是一个实数,表示向量a和向量之间的夹角和它们模长的乘积的余弦值。
2.向量的外积(叉积)(\oldsymol{a}\times\oldsymol{}=|\oldsymol{a}||\oldsymol{}|\sin\theta\oldsymol{n}),其中(\theta)是向量a和向量之间的夹角,(\oldsymol{n})是垂直于向量a和向量的向量。
外积的结果是一个向量,表示垂直于向量a和向量的向量,其模长等于向量a和向量的模长的乘积与它们之间夹角的正弦值的乘积。
通过以上对向量运算的介绍,我们可以更好地理解向量运算的基本概念、运算律和性质,从而在数学和物理学等领域进行更深入的研究和应用。
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