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A-level 數學/OCR/C4/向量入門

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向量作為方向

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向量在空間中表示方向。在一個具有 x 軸和 y 軸的座標系中,從點 (x1,y1) 到 (x2,y2) 的方向可以用向量表示,例如 V

換句話說,從點 (x1,y1) 移動到 (x2,y2) 等於沿著向量 V 的方向移動。

向量寫成列括號,其中頂部一行是 x 方向移動的單位數,底部一行是 y 方向移動的單位數。這導致了它們在描述平移、方向、運動等方面的應用,這也是許多人第一次接觸向量的地方。

點的位矢

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從原點 (0,0) 到點 (x1,y1) 的方向可以用向量表示,例如 W。這被稱為該點的位矢。

如果一個點位於從 (0,0) 到 (x1,y1) 的直線上,它的位矢等於該向量的某個標量倍數。如果它位於從原點到 (x1,y1) 的中點,它的位矢將是 1/2W

使用點位矢求兩點之間的方向

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這可以透過一個例子來最好地說明:點 A 的座標為 (xa,ya)。我們可以說它具有位矢 a。點 B 的座標為 (xb,yb)。我們可以說它具有位矢 b

從 A 開始,我們如何找到一條只使用 ab 的路徑,從 A 到 B?

回想一下,a 表示從 A 到原點的方向。b 同理。所以我們可以走“長途繞行”——從 A 經原點到 B。最終結果是相同的——我們會從 A 開始,在 B 結束。

如果 A 位於 (0,0) 的方向 a 上,那麼 (0,0) 位於 A 的相反方向,即 -a

因此我們沿著 a 向後移動到原點,然後沿著 b 向前移動到目的地 B。

我們的結果是 -a + bb-a

要新增或減去向量,請逐行新增它們的元件。

這對於所有點對都是正確的,並且當我們開始用向量解決問題時非常有用。當然,圖表通常有助於視覺化事物!

三維及更高維

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當然,我們周圍的大部分世界都是三維的。但上述所有論據仍然成立——我們只需定義一個 z 軸,為點提供一個 z 座標,並在我們的向量中包含一個 z 分量。對於更高維空間,情況類似——更多軸、更多座標、更多向量分量。但在英國 A Level 課程中,你只需要擔心三維空間。

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