向量是有序的一维数组,其中包含多个标量元素。每个元素都有一个索引,表示其在向量中的位置。在数学表示中,我们通常用小写粗体字母表示向量,如 v。
关于向量、张量、标量与矩阵的关系可以参见另一篇文章:线性代数:向量、张量、矩阵和标量
向量的构成元素主要是其分量。在二维空间中,一个向量有两个分量,分别表示向量在x轴和y轴上的投影。在三维空间中,一个向量有三个分量,分别表示向量在x轴、y轴和z轴上的投影。
向量的分量不仅决定了向量的大小和方向,还决定了向量在空间中的位置。
二维向量在x和y轴上的投影
向量的模
向量的模表示向量的大小。
二维向量的模可以通过勾股定理来计算,即 |v| = sqrt(a^2 + b^2)
,其中 a
和 b
是向量的分量。
三维向量的模可以通过类似的方式计算,即 |v| = sqrt(a^2 + b^2 + c^2)
,其中 a
、b
和 c
是向量的分量。
在n维度向量中,模的公式为 |v|
= sqrt(a^2 + b^2 + c^2 + ... + n^2)
向量的方向
向量的方向表示向量在空间中的指向。向量的方向可以通过其分量的比值来确定。在二维空间中,如果向量的分量为 (a, b)
,则向量的方向可以表示为 arctan(b/a)
。在三维空间中,向量的方向可以通过类似的方式确定,但需要使用更复杂的公式。
在二维空间中,如果向量的分量为 (a, b)
,那么向量的方向就是与x轴正方向夹角为 反正切arctan(b/a)
的方向。
当 a > 0, b > 0
时,方向是第一象限的方向;
当 a < 0, b > 0
时,方向是第二象限的方向;
当 a < 0, b < 0
时,方向是第三象限的方向;
当 a > 0, b < 0
时,方向是第四象限的方向。
在三维空间中,向量的方向可以通过其三个分量 (a, b, c)
来确定。此时,向量的方向是一个从原点出发,指向 (a, b, c)
这个点的箭头。这个箭头的指向就是向量的方向。
多维空间中也是类似的表述