在数学和物理领域,向量是一种非常重要的工具。它可以帮助我们描述方向和大小,广泛应用于工程学、物理学以及计算机科学中。为了帮助大家更好地理解和使用向量,下面将详细介绍一些常用的向量公式。
一、基本定义与运算
1. 向量加法与减法:
设有两向量A(a₁, a₂, ..., an)和B(b₁, b₂, ..., bn),则它们的和为C(c₁, c₂, ..., cn),其中ci = ai + bi;差为D(d₁, d₂, ..., dn),其中di = ai - bi。
2. 标量乘法:
若k是一个标量,则kA的结果是(ka₁, ka₂, ..., kan)。
二、点积(内积)
点积是两个向量之间的数量积,计算方式如下:
A·B = |A||B|cosθ
其中|A|和|B|分别是向量A和B的模长,θ是它们之间的夹角。
当以坐标形式表示时:
A·B = a₁b₁ + a₂b₂ + ... + anbn
三、叉积(外积)
叉积产生一个新的向量,该向量垂直于原来的两个向量,并且其方向遵循右手定则。
A×B = (a₂b₃ - a₃b₂, a₃b₁ - a₁b₃, a₁b₂ - a₂b₁)
四、模长(长度)
向量A的模长由下式给出:
|A| = √(a₁² + a₂² + ... + an²)
五、单位向量
一个非零向量除以其模长得到单位向量,即:
 = A / |A|
六、投影
向量A在向量B上的投影长度为:
projBA = (A·B)/|B|
七、角度计算
利用点积可以求得两个向量之间的角度:
cosθ = (A·B) / (|A||B|)
八、平行四边形法则
两个向量形成的平行四边形面积等于这两个向量的叉积的模长。
九、三角形不等式
对于任意三个点A、B、C,都有:
|AB| + |BC| ≥ |AC|
十、旋转矩阵
二维空间中的旋转可以通过以下矩阵实现:
R(θ) =
[cosθ -sinθ]
[sinθcosθ]
以上就是关于向量的一些基础公式介绍。掌握这些知识对于解决实际问题非常重要。希望本文能够对你有所帮助!