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1137 字
3 分钟
5.1向量
2026-03-15
无标签

《高等数学》全程教学视频 2.0版【宋浩老师】(下册增加了黑板版)

向量是什么呢#

向量是一个有方向的线段,它有大小和方向。向量的长度是向量的模,向量的起终点决定向量的方向。写作a\vec{a}AB\overrightarrow{AB}。从起点指向终点。

向量与起点位置无关,是可以平移的。

大小相等,方向相同的向量相等

向量的模#

向量的模写作a|\vec{a}|a=x12+y12+z12|\vec{a}|=\sqrt{ x_{1}^2+y_{1}^2+z_{1}^2 }

向量的模是1,单位向量 向量的模是0,是0\vec{0},它的方向可以看作任意方向,和任何向量都平行、垂直。 线性代数里的向量是不加箭头的(线性代数就是研究向量的,书里默认写出的α,β\alpha,\beta等都表示向量)。并且模(范数)是写作α\|\alpha\|,不与行列式冲突。

向量的角度#

两个向量的角度在0-180度之间,两个向量成的角度可写作(a,b^)(\widehat{\vec{a},\vec{b}}),或者用θ\theta来表示。

两个向量平行和共线是一个意思,角度是0或180。

同方向单位向量#

ea\vec{e}_{\vec{a}} 表示:与非零向量 a 方向完全相同、且模长为 1 的单位向量,也叫 a 的 “归一化向量”。它是原向量除以自身的模长得到的ea=aa\vec{e}_{\vec{a}} = \frac{\vec{a}}{\|\vec{a}\|}

向量的线性运算#

向量相加 三角形法则或平行四边形法则 有交换率和结合律 File-5.1向量-2620260201 向量坐标对应相加 向量相减 转换成加法,或者从==减数向量==的终点指向==被减向量==的终点(前减后,后指前)。 File-5.1向量-2620260201-1 向量坐标对应相减

==向量三角不等式== aba±ba+b∣a∣−∣b∣≤∣a±b∣≤∣a∣+∣b∣(当a\vec{a}b\vec{b}同向共线的时候取等)

向量数乘 向量所在的直线不变,大小乘以k。乘负数的话反向。有交换律和分配律。 向量坐标对应相乘

向量平行#

两个向量平行a//b(b0)\vec{a}//\vec{b}(\vec{b}\ne\vec{0}),那么a=λb\vec{a}=\lambda \vec{b} 。当然存在唯一的实数λ,使得a=λb\vec{a}=\lambda \vec{b},那么两个向量平行a//b\vec{a}//\vec{b}。这是平行向量的等价判定条件

设三维向量a=(x1,y1,z1),b=(x2,y2,z2)(均为非零向量),则a//b的充要条件是坐标成比例:(如果某个坐标为0,对应 的坐标也是0) x1x2=y1y2=z1z2=λ\frac{x_{1}}{x_{2}}=\frac{y_{1}}{y_{2}}=\frac{z_{1}}{z_{2}}=\lambda 或用行列式 / 分量关系表示(避免分母为 0):x1y2=x2y1y1z2=y2z1x1z2=x2z1x_{1}y_{2}=x_{2}y_{1}、y_{1}z_{2}=y_{2}z_{1}、x_{1}z_{2}=x_{2}z_{1}(三个等式同时成立)。

空间直角坐标系#

左手系和右手系#

空间直角坐标系分为左手系右手系。一般用右手系File-5.1向量-2620260201-2 右手坐标系判断的操作步骤

  1. 伸开右手,让拇指、食指、中指两两相互垂直,直拇指、直食指,==弯中指==,三指两两垂直
  2. 拇指指向坐标系 x 轴的正方向
  3. 食指指向坐标系 y 轴的正方向
  4. 此时中指自然指向的方向,若与坐标系 z 轴正方向完全一致,则该坐标系为右手系
  5. 辅助旋转判别(不用伸手也能判断)从 z 轴正方向往原点看,x 轴正方向逆时针旋转 90° 能与 y 轴正方向重合 → 右手系。

八个卦限#

三个坐标面(xOy、yOz、zOx) 将空间分割成的八个区域是三维空间的八个卦限。坐标面本身(x=0/y=0/z=0)不属于任何卦限。

  • xOy 坐标面:z=0,分割空间为上半空间(z>0)下半空间(z<0)
  • yOz 坐标面:x=0,分割空间为右半空间(x>0)左半空间(x<0)
  • zOx 坐标面:y=0,分割空间为前半空间(y>0)后半空间(y<0)。 右手系是判断卦限的标准坐标系,卦限编号遵循「先上后下、先右后左、先前后后」的规则 快速记忆口诀:上正下负分两半,右正左负x把关,前正后负y判断,下半加四卦限全。 File-5.1向量-2620260201-3

定比分点#

File-5.1向量-2620260201-5File-5.1向量-2620260201-4File-5.1向量-2620260201-6

向量模长平方公式#

a+b2=a2+2ab+b2∣a+b∣^2=∣a∣^2+2a⋅b+∣b∣^2

混合积有两个关键性质#

  1. 若两个向量相同,则叉乘为 0,故 (a×c)⋅c=0,(b×c)⋅c=0。
  2. 轮换对称性:(a×b)⋅c=(b×c)⋅a=(c×a)⋅b,且交换两个向量会变号。
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5.1向量
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作者
Coldgerm
发布于
2026-03-15
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0

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