the Conception of vector

在力学/物理学以及日常生活中,我们经常遇到许多的量,例如像温度、时间、质量、密度、功、长度、面积与体积等,这些量在规定的单位下,都可以由一个数来完全确定,这种只有大小的量叫做数量;

另外还有一些比较复杂的量,例如象位移、力、速度、加速度等,它们不但有大小,而且还有方向,这种量就是矢量;

定义1.1.1

即有大小,又有方向的量称为矢量,或称向量,简称矢;

我们用有向线段来表示矢量,有向线段的始点与终点分别叫做矢量的的方向,而有向线段的长度代表矢量的大小;始点是 `A`,终点是 `B` 的矢量记作 `vec (AB)`,有时用 `vec a`,`vec b`,`vec x`,`cdots`或用黑体字母 `bb a`,`bb b`,`bb x`,`cdots`来记矢量(图 1-1);

矢量的大小叫做矢量的模,也称矢量的长度;矢量 `vec (AB)` 与 `bb a` 的模分别记做 `|vec (ab)|` 与 `|bb a|`;

模等于 `1` 的矢量叫做单位矢量,与矢量 `bb a` 具有同一方向的单位矢量叫做矢量 `bb a` 的单位矢量,常用 `bb a^0` 来表示;

模等于 `0` 的矢量叫做零矢量,记做 `bb 0` ,它是起点与终点重合的矢量,零矢量的方向不定;不是零矢量的矢量叫做非零矢量;


由于在几何中,我们把矢量看成是一个有向线段,因些象对待线段一样,下面说到矢量 `bb a` 与 `bb b`相互平等,意思就是它们所在的直线相互平行,并记做 `bb a` // `bb b` ,类似地我们可以说一个矢量与一条直线或一个平面平行等;


定义1.1.2

如果两个矢量的模相等且方向相同,那么叫做相等矢量,所有的零矢量都相等;矢量 `bb a` 与 `bb b` 相等,记做 `bb (a=b)`;

根据定义 `1.1.2`,对于不在一直线上的两个相等的非零矢量 `vec (AB)` 与 `vec (A^'B^')`,如是用两线段分别连结它们的一对起点 `A` 与 `A^'`,一对终点 `B` 与 `B^'`,那么显然得到一个平行四边形 `ABB^'A^'`(图1-2); 反过来,如果用这种作图法从两个矢量得到一个平行四边形时,那么这两矢量就相等;


两个矢量是否相等与它们的始点无关,只由它们的模和方向决定,我们以后运用的正是这种始点可以任意选取,而只由模和方向决定的矢量,这样的矢量通常叫做自由矢量;也就是说,自由矢量可以任意平等移动,移动后的矢量仍然代表原来的矢量;在自由矢量的意义下,相等的矢量都看作是同一的自由矢量;由于自由矢量始点的任意性,按需要我们可以选取某一点作为所研究 的一些矢量的公共始点,在这种场合,我们就是,把那些矢量归结到共同的始点;


必须注意,由于矢量不仅有大小,而且还有方向,因此,模相等的两个矢量不一定相等,因为它们的方向可能不同;

定义1.1.3

两个模相等,方向相反的矢量叫做互为反矢量,矢量 `bb a` 的反矢量记做 `bb (-a)`;

显然,矢量 `vec (AB)` 与 `vec (BA)` 互为反矢量,也就是 `vec (BA)` = `- vec (AB)` ,或 `vec (AB)` = `- vec (BA)`;

如果把彼此平行的一组矢量归结到共同的始点,这组矢量一定在同一直线上;同样,如果把平行于同一平面的一组矢量归结到共同的始点,这组矢量一定在同一个平面上;

定义1.1.4

平行于同一直线的一组矢量,叫做共线矢量;零矢量与任何共线的矢量组共线;

定义1.1.5

平行于同一平面的一组矢量,叫做共面矢量;零矢量与任何共面的矢量组共面;

显然,一组共线矢量一定是共面矢量,三矢量中如果有两矢量是共线的,这三矢量一定也是共面的;

End

Create By Mr.Lu 2017-5-18 22:56