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高等数学:向量及其线性运算
2019-05-23 | 阅:  转:  |  分享 
  
四、向量的模、方向角、投影两个向量的夹角:即间任意取值.规定它们的夹角可在0与?之OBAj向量的方向角:?、?、?
(0??对于非零向量?我们可以用它与三条坐标轴的夹角向量的方向余弦:因为向
量的坐标就是向量在坐标轴上的投影,所以ax?||cos?;ay?||cosb;az?|
|cosg;上述cos?、cos?、cos?叫做向量的方向余弦.向量的模的坐标表示:向量的方
向余弦的坐标表示:当?0时,可得方向余弦的平方和:单位向量的表示:?{c
os?,cos?,cos?}.向量在轴上的投影.设有向线段AB的起点A和终点B在轴u上的投影分别为点A?和B?
.称有向线段A?B?为定义的投影向量或射影向量.向量AB在轴u上B''BA''uA机动目录上页
下页返回结束称向量AB在轴u上的投影,记作向量的投影性质.定理(投影定理)设向量AB与轴u的夹角
为?则PrjuAB=|AB|·cos?B?BA?Au?B1??机动目录上页
下页返回结束解致的单位向量.过空间一个定点O,作三条互相垂直的数轴,它们
都以O为原点且一般具有相同的长度单位.这三条轴分别叫做x轴(横轴)、y轴(纵轴)、z轴(竖轴).通常把x轴和y轴配置在水平
面上,而z轴则是铅垂线,它们的正向通常符合右手规则.这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系.点O叫做坐标原点(原点).
一、向量的概念及线性运算二、空间直角坐标系三、利用坐标作向量的线性运算§6.1向量及其线性运算四、向量的模
、方向角及投影1、向量的概念:既有大小,又有方向的量叫做向量.在数学上,用一条有方向的线段(称为有向线段)来
表示向量.有向线段的长度表示向量的大小,有向线段的方向表示向量的方向.例如力、力矩、位移、速度、加速度等都是向量.
一、向量的概念及线性运算以M1为起点、M2为终点的有向线段所表示的向量,记作.向量的符号:
向量可用粗体字母表示,也可用上加箭头书写体字母表示,例如,b,i,j,k,F,M1M2由于一切向量的
共性是它们都有大小和方向,所以在数学上我们只研究与起点无关的向量,并称这种向量为自由向量,简称向量.自由向量:
因此,如果向量a和b的大小相等,且方向相同,则说向量a和b是相等的,记为a?b.相等的向量经过平移后
可以完全重合.向量的模:单位向量:模等于0的向量叫做零向量,记作0.零向量的起点与终点重
合,它的方向可以看作是任意的.模等于1的向量叫做单位向量.零向量:向量的大小叫做向量的模.
向量的平行:零向量认为是与任何向量都平行.两个非零向量如果它们的方向相同或相反,就称这两个向量
平行.向量a与b平行,记作a//b.2、向量的线性运算向量的加法:再以B为的和,记作a?b,即c?a
?b.设有两个向量a与b,任取一点A,作?a,起点,作=b
,那么向量?c称为向量a与b连接AC,bacaABbCbbaa注意求和过程:
再以B为的和,记作a?b,即c?a?b.设有两个向量a与b,任取一点A,作
?a,起点,作=b,那么向量?c称为向量a与b连接AC,ca
b向量的加减法向量的加法:这种作出两向量之和的方法叫三角形法则.平行四边形法则:AD为边作一平行四边形ABCD,以AB
、C连接对角线AC,当向量a与b不平行时,作?a,?b,
那么向量等于向量a与b的和a?b.bacaABbD负向量:向量的减法:设
a为一向量,与a的模相同而方向相反的向量叫做a的负向量,记为?a.我们规定两个向量b与a的差为
b?a?b?(?a).即把向量?a加到向量b上,便得b与a的差b?a.a-ab-a
bb?ab?aa三角不等式:由三角形两边之和大于第三边的原理,有|a?b|?|a|?
|b|及|a?b|?|a|?|b|,其中等号在b与a同向或反向时成立.a+babaa?
bb向量与数的乘法向量a与实数?的乘积记作?a,规定?a是一个向量,它的模|?a|?|?||a
|,它的方向当?>0时与a相同,当??0时,|?a|?0,即?a为零向量,当?<0时与a相反.
向量平行的充分必要条件:定理1设向量a?0,那么,向量b平行于a的充分必要条件是:存在唯一
的实数?,使b??a.向量的单位化:设a?0,则向量是与a同方向的单位向量,记为
.于是a?|a|.解由于平行四边形的对角线互相平分,所以baABCD
M形对角线的交点.二、空间直角坐标系O过空间一个定点O,作三条互相垂直的数轴,它们都以O为原点且一
般具有相同的长度单位.它们的正向通常符合右手规则.这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系.y轴(纵轴)z轴(
竖轴)(坐标)原点x轴(横轴)x1y1z1拇指方向四指转向右手规则三条坐标轴
中的任意两条可以确定一个平面,这样定出的三个平面统称为坐标面.x轴及y轴所确定的坐标面叫做xOy面,另两个坐标面是yO
z面和zOx面.坐标面:OzyxOzyx三条坐标轴中的任意两条可以
确定一个平面,这样定出的三个平面统称为坐标面.x轴及y轴所确定的坐标面叫做xOy面,另两个坐标面是yOz面和zOx面.
坐标面:Ozyx第一卦限卦限:三个坐标面把空间分成八个部分,每一部分叫做卦限.
Ozyx第二卦限卦限:第三卦限Ozyx卦限:Ozyx第四卦
限卦限:Ozyx第五卦限卦限:Ozyx第六卦限卦限:Ozy
x第七卦限卦限:Ozyx第八卦限卦限:点的坐标:设M为空间一已知点.
过点M作三个平面分别垂直于x轴、y轴和z轴,三个平面在x轴、y轴和z轴的交点依次为P、Q、R,在
x轴、y轴和z轴上的坐标依次为x、y、z,我们称这组数为点M的坐标,并把x、y、z分别称为点M的横坐标、纵坐标、
竖坐标.坐标为x、y、z的点M记为M(x,y,z).OxyzPRxzyMQM1M
2=OM2?OM1=(x2i+y2j+z2k)?(x1i+y1j+z1k)=(x2
?x1)i+(y2?y1)j+(z2?z1)kzxyM1M2o机动目录上页
下页返回结束设M1(x1,y1,z1)、M2(x2,y2,z2)为空间两点.?
?ax?ay?az上式称为向量按基本单位向量的分解式.=(x2?x1)i
+(y2?y1)j+(z2?z1)k向量在三个坐标轴上的投影ax、ay、az叫做向量的坐标,
并记?{ax、ay、az},此式叫做向量的坐标表示式.注意:向量在坐标轴上的分向量与向量在坐标轴上
的投影(即向量的坐标)有本质的区别,向量在坐标轴上的投影是三个数ax,ay,az,而向量在坐标轴上的分向量是三个向量
d=|M1M2|=向径:以原点O为起点,向一个点M引向量,OxyzMr这个向量叫做
点M对于点O的向径,三、利用坐标作向量的线性运算:则?{ax?bx,ay?by,az?b
z}.?{ax-bx,ay-by,az-bz}.?{?ax,?ay,?az}.,利用向量的坐标判断两个向量的平行:则即于是过空间一个定点O,作三条互相垂直的数轴,它们都以O为原点且一般具有相同的长度单位.这三条轴分别叫做x轴(横轴)、y轴(纵轴)、z轴(竖轴).通常把x轴和y轴配置在水平面上,而z轴则是铅垂线,它们的正向通常符合右手规则.这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系.点O叫做坐标原点(原点).
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(本文系Aaarata首藏)