这节开始讲向量的概念与理解。先看它的数学定义,向量称为欧几里得向量,也叫几何向量。它是具有大小和方向的量,可以形象的表示为带箭头的线段。
看上图这个向量,这个向量的方向就是从原点到这个向量所指的方向。从原点到向量,这个线段的长度就是代表它的大小,与向量对应的量叫做数量,物理学叫标量。在生活中一般用到的都是指数量,也就是标量。比如这个菜多少钱一斤,有多重?班里有50个学生,这些数量都是没有方向的。
向量是可以表示三维空间的一个点,比如这个向量它的xy和z确定后就可以表示三维空间唯一的一个点,即位置。它的长度就是刚才说的,就是从原点到这个向量这个线段的长度。
可以从字面上去理解向量即表示某个方向的数量值,它能表示什么?首先它能表示这个物体的位置,位置是有大小和方向的。
来看一个具体的三维空间的位置,在这个例子里有一个向量,用这个立方体盒子来表示,它的方向就是指原点到这个向量的方向,它的大小就是这个线段的长度。
再加两个向量来看看,刚才这个向量是(1.1.1),再加(2.2.2)和(3,3,3),可以看到多了两个向量,这三个向量的方向是一样的。也就是在一条直线上面,但它们的大小不一样。如果这些向量代表位置,它的大小和方向可以决定它在空间中的唯一位置。
再来加三个向量,它们在空间中是这三个向量,可以看出这两个向量的长度是一样的,但它们的方向不一样。这两个向量也是一样,长度相同,方向不同。这三个新加的向量,它们的方向又是一样的。所以可以看到在三维空间的点,它的方向和大小可以决定空间唯一的点,也就是位置。
刚才很清楚看到向量可以表示位置,然后它也能表示速度。在这个三个向量中都代表速度,它们的速度方向是一样的,但速度的大小不一样。这个向量的速度是它的两倍,向量的大小决定速度的大小,向量的方向决定速度的方向。向量还能表示加速度,和速度一样理解,力的表示也是一样。如果这三个向量代表力,这三个力的方向是一样的,但力的大小不一样。
另外在有些应用中只关心向量的方向,不关心大小,就会计算向量的单位向量,也叫归一化,normalize。怎么理解?比如在这个方向的向量,通过计算得到一个长度很大的向量,它距离原点很远,导致不便于观察它的方向在哪里。可以将它归一化,也就是将它的长度换算成1,但方向不变。
归一化暂时先讲到这里,后面还会专门讲解,并通过试图观察。这一节就讲到这里,谢谢!
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