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A-level 数学/OCR/C4/向量入门

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向量作为方向

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向量在空间中表示方向。在一个具有 x 轴和 y 轴的坐标系中,从点 (x1,y1) 到 (x2,y2) 的方向可以用向量表示,例如 V

换句话说,从点 (x1,y1) 移动到 (x2,y2) 等于沿着向量 V 的方向移动。

向量写成列括号,其中顶部一行是 x 方向移动的单位数,底部一行是 y 方向移动的单位数。这导致了它们在描述平移、方向、运动等方面的应用,这也是许多人第一次接触向量的地方。

点的位矢

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从原点 (0,0) 到点 (x1,y1) 的方向可以用向量表示,例如 W。这被称为该点的位矢。

如果一个点位于从 (0,0) 到 (x1,y1) 的直线上,它的位矢等于该向量的某个标量倍数。如果它位于从原点到 (x1,y1) 的中点,它的位矢将是 1/2W

使用点位矢求两点之间的方向

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这可以通过一个例子来最好地说明:点 A 的坐标为 (xa,ya)。我们可以说它具有位矢 a。点 B 的坐标为 (xb,yb)。我们可以说它具有位矢 b

从 A 开始,我们如何找到一条只使用 ab 的路径,从 A 到 B?

回想一下,a 表示从 A 到原点的方向。b 同理。所以我们可以走“长途绕行”——从 A 经原点到 B。最终结果是相同的——我们会从 A 开始,在 B 结束。

如果 A 位于 (0,0) 的方向 a 上,那么 (0,0) 位于 A 的相反方向,即 -a

因此我们沿着 a 向后移动到原点,然后沿着 b 向前移动到目的地 B。

我们的结果是 -a + bb-a

要添加或减去向量,请逐行添加它们的组件。

这对于所有点对都是正确的,并且当我们开始用向量解决问题时非常有用。当然,图表通常有助于可视化事物!

三维及更高维

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当然,我们周围的大部分世界都是三维的。但上述所有论据仍然成立——我们只需定义一个 z 轴,为点提供一个 z 坐标,并在我们的向量中包含一个 z 分量。对于更高维空间,情况类似——更多轴、更多坐标、更多向量分量。但在英国 A Level 课程中,你只需要担心三维空间。

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