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在平面直角坐标系中,任意向量都可以用坐标形式唯一表示。向量a等于括号x逗号y,也可以写成x倍单位向量i加上y倍单位向量j的形式。其中x和y是向量的坐标分量,单位向量i表示x轴正方向,单位向量j表示y轴正方向。例如,向量a等于括号3逗号2,表示从原点出发,在x方向移动3个单位,在y方向移动2个单位到达的点。
向量的模长表示向量的长度,可以通过坐标计算得出。对于向量a等于括号x逗号y,其模长公式为:模长a等于根号下x的平方加y的平方。这个公式来源于勾股定理,向量从原点到点括号x逗号y的距离就是向量的模长。例如,向量a等于括号3逗号2,其模长等于根号下3的平方加2的平方,等于根号13。通过这个公式,我们可以计算任意向量的长度。
方向角是向量与x轴正方向的夹角,用来描述向量的方向。对于向量a等于括号x逗号y,方向角α满足以下关系:余弦α等于x除以向量a的模长,正弦α等于y除以向量a的模长,正切α等于y除以x。例如,对于向量a等于括号3逗号2,其方向角的正切值等于2除以3。通过这些公式,我们可以根据向量的坐标计算出方向角,也可以根据模长和方向角求出向量的坐标。
向量的加减运算可以通过坐标分别进行计算。对于向量a等于括号x1逗号y1和向量b等于括号x2逗号y2,向量加法的结果是括号x1加x2逗号y1加y2,向量减法的结果是括号x1减x2逗号y1减y2。例如,设向量a等于括号2逗号1,向量b等于括号1逗号2,那么向量a加向量b等于括号3逗号3,向量a减向量b等于括号1逗号负1。这种坐标运算方法比几何作图更加便利和准确。
数乘运算是标量与向量的乘法,改变向量的长度和方向。对于向量a等于括号x逗号y,数乘运算的结果是k倍向量a等于括号kx逗号ky。k值的不同取值对向量有不同影响:当k等于0时得到零向量,k等于1时保持原向量,k等于负1时得到相反向量。当k大于1时向量伸长,当k在0到1之间时向量缩短,当k小于0时向量反向。例如,2倍向量a等于2乘以括号2逗号1等于括号4逗号2。