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📐 向量数学详解

交互式动画教学 - 掌握向量的核心概念与公式

🎬 动画演示区

𝐯 = (v₁, v₂, v₃)
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📖 公式详解

1️⃣ 向量定义

𝐯 = (v₁, v₂, v₃)
向量是有大小和方向的量。
分量形式:𝐯 = (v₁, v₂, v₃)
几何表示:从原点到点(v₁, v₂, v₃)的有向线段
例:𝐯 = (3, 4) 表示二维向量

2️⃣ 向量加法

𝐮 + 𝐯 = (u₁+v₁, u₂+v₂, u₃+v₃)
对应分量相加。
例:(1,2)+(3,4)=(4,6)

3️⃣ 标量乘法

k𝐯 = (kv₁, kv₂, kv₃)
标量与向量相乘,每个分量乘以标量。
例:2×(1,2)=(2,4)

4️⃣ 点积(内积)

𝐮·𝐯 = u₁v₁ + u₂v₂ + u₃v₃
𝐮·𝐯 = |𝐮||𝐯|cosθ
点积的结果是一个标量。
可用于计算夹角:cosθ = (𝐮·𝐯)/(|𝐮||𝐯|)
例:(1,2)·(3,4)=1×3+2×4=11

5️⃣ 叉积(外积,仅3D)

𝐮×𝐯 = (u₂v₃-u₃v₂, u₃v₁-u₁v₃, u₁v₂-u₂v₁)
叉积的结果是一个向量。
方向由右手定则确定。
大小:|𝐮×𝐯| = |𝐮||𝐯|sinθ
例:(1,0,0)×(0,1,0)=(0,0,1)

📝 更多重要公式

6️⃣ 向量长度(模)

|𝐯| = √(v₁² + v₂² + v₃²)
向量的长度(模)是各分量平方和的平方根。
例:|(3,4)| = √(9+16) = 5

7️⃣ 单位向量

𝐯̂ = 𝐯 / |𝐯|
单位向量是长度为1的向量,方向与𝐯相同。
例:(3,4)的单位向量=(3/5,4/5)

8️⃣ 向量投影

proj_𝐯𝐮 = (𝐮·𝐯/|𝐯|²) 𝐯
向量𝐮在向量𝐯上的投影。

✍️ 互动练习

题目 1: (1,2)+(3,4) = ? (格式:x,y)

题目 2: |(3,4)| = ?

题目 3: (1,2)·(3,4) = ?

题目 4: 2×(1,2) = ? (格式:x,y)