二維向量

19  Download (0)

Full text

(1)

一、向量的性質

二、向量的加法與減法

三、坐標解析法

(2)

一、向量的性質

1. 向量與純量

(1) 一個物理量,若只用數量就可以明白表示時 ,這種量稱為純量,它只有大小(量值), 但無方向性。例如時間、質量、溫度、速率 、路徑長等。 (2) 倘若除了數量外,仍須標示出方向時,這種 量則是向量,它有大小(量值),且有方向 性。例如位移、速度、加速度、力、力矩等。

(3)

2. 向量的可平移性

如右圖之 ,將一向量平移至其他位置,則 兩者不僅大小相等,方向也相同 ,故平移後的向量仍與原來之向 量相等。因此我們可將向量任意 平移至其他位置。 AB  A'B'  如右圖之 ,將一向量平移至其他位置,則 兩者不僅大小相等,方向也相同 ,故平移後的向量仍與原來之向 量相等。因此我們可將向量任意 平移至其他位置。 AB  A'B' 

(4)

3. 向量的夾角

如下圖所示,兩向量之夾角 θ ,必須是二向量張 開之角(即起點端接起點端或終點端接終點端)。

(5)
(6)

餘弦定理 (1) 在三角形法中,我們常利用餘弦定理來求兩向量 和的大小。 (2) 如右圖所示, , 由餘弦定理: C   A B 2 2 2 2 cos C A B AB      (1) 利用三角形的內角 θ 2 2 2 cos C A B AB      

(7)

(2) 利用兩向量的夾角 α 2 2 2 2 2 2 cos( ) 2 cos C A B AB A B AB            2 2 2 cos C A B AB      

(8)

三、坐標解析法

1. 向量的直角坐標表示法

(1,0) (0,1) ( ) ( , 1 ) ) i j x A O y P xi y j x y       如 如 如 如 如 如 如 如 如 如 如 如 如 如 如 如 如 (如 如 如 如 如 如 如 如       如 如 如 ) , ( yx P

(1, 0)

i

(0,1)

j

x

y

O

x

如 如

i

y

j

A



(9)

(1) 大小(量值): A  A  如如如如如如x2  y2 (2) 0 2 A x A     方向角與 軸正向的夾 角稱為的方向角   : ( )

sin cos tan ( cos , sin ) y x y A A x A A A             如 如

(10)

2. 向量加減的坐標解析法

(1) 向量可以分解 成沿 x 軸及 y 軸之分量, 如右圖: x y x y A a i a j B b i b j           ( x y) A a a  如 ( x y ) B b b  如 ( ) A B   如 y a x

a

y b x b y x x x ab ayby x x ab y y ab

(11)

(2) 求    ,即 求 x 軸及 y 軸 兩方向之分向量之 和 C   A B x x x y y y

c

a

b

c

a

b



   



(12)

(3, 4) (5,6) AB    如 2 2 (3 5,4 6) ( 2, 2) 2 2 | | ( 2) ( 2) 8 A B i j A B                 其大小       如 如

(13)

※ 課外補充:向量的乘法

1. 內積

(1) 兩向量 和 的內積寫成 . ,讀作 「  dot  」,其結果為一純量,故也常 稱之為向量的純量積。其在物理上的應 用甚廣,如功、環場積……等等。 A  B  A  B  A  B  (2) 向量內積的定義為: .  =ABcosθ ,其 中 θ 為 與 的夾角,且 0°θ  180° 。 A  B  A  B 

(14)

  的大小乘以 在 方向上的投影量,如下圖 (a) 。A B A (3) 向量內積的幾何意義為: A  B  B    的大小乘以 在 方向上的投影量,如下圖 (b) 。

(15)

(4) x y x y x x y y A a i a j B b i b j A B a b a b         坐標表示法:若        ; (3, 4) (5,6) AB    如       A B  3 5 4 6 39

(16)

2. 外積

(1) 兩向量 和 的外積寫成  ×  ,讀作 「  cross  」,其結果為一向量,故 也常稱之為向量的有向積。其在物理上 的應用亦甚廣,如力矩、帶電質點在磁 場中的受力、載流導線在磁場中的受 力……等等。 A  B  A  B  A  B 

(17)

A



B



A B

 

(2) 向量外積的方向同時垂直於 和 兩向量,且是由 向 的右旋方 向(如右圖 (a) ), 故可依右手螺旋 定則判定, (如下頁圖 (b) ),   而其大小為 θ 為 與 的夾角 。

sin

A B

 

 

AB

A  B  A  B  A  B 

(18)
(19)

Figure

Updating...

References

Related subjects :