方向向量

更新时间:2022-08-25 13:03

方向向量(direction vector)是一个数学概念空间直线的方向用一个与该直线平行的非零向量来表示,该向量称为这条直线的一个方向向量。

定义

空间直线的方向用一个与该直线平行的非零向量来表示,该向量称为这条直线的一个方向向量。直线在空间中的位置, 由它经过的空间一点及它的一个方向向量完全确定。

已知定点P0(x0,y0,z0)及非零向量v={l,m,n},则经过点Pο且与v平行的直线L就被确定下来,因此,点P0与v是确定直线L的两个要素,v称为L的方向向量。

由于对向量的模长没有要求,所以每条直线的方向向量都有无数个。直线上任一向量都平行于该直线的方向向量。

方向向量的求解

只要给定直线,便可构造两个方向向量(以原点为起点)。

(1)即已知直线l:ax+by+c=0,则直线l的方向向量为 =(-b,a)或(b,-a);

(2)若直线l的斜率为k,则l的一个方向向量为 =(1,k);

(3)若A(x1,y1),B(x2,y2),则AB所在直线的一个方向向量为 =(x2-x1,y2-y1)。

相关定义

有向线段

规定若线段 的端点为起点, 为终点,则线段就具有了从起点 到终点 的方向和长度。

具有方向和长度的线段叫做有向线段

向量的模

向量的大小,也就是向量的长度(或称模)。向量 的模记作 。

注:

1.向量的模是非负实数,向量的模是可以比较大小的。向量 , 。

2.因为方向不能比较大小,所以向量也就不能比较大小。对于向量来说“大于”和“小于”的概念是没有意义的。例如 是没有意义的。

单位向量

长度为一个单位(即模为1)的向量,叫做单位向量。与 同向,且长度为单位1的向量,叫做 方向上的单位向量,记作 , 。

负向量

如果向量AB与向量CD的模相等且方向相反,那么我们把向量AB叫做向量CD的负向量,也称为相反向量。

零向量

长度为0的向量叫做零向量,记作0。零向量的始点和终点重合,所以零向量没有确定的方向,或说零向量的方向是任意的。

相等向量

长度相等且方向相同的向量叫做相等向量。向量a与b相等,记作a=b。

规定:所有的零向量都相等。

当用有向线段表示向量时,起点可以任意选取。任意两个相等的非零向量,都可用同一条有向线段来表示,并且与有向线段的起点无关.同向且等长的有向线段都表示同一向量。

自由向量

始点不固定的向量,它可以任意的平行移动,而且移动后的向量仍然代表原来的向量。

在自由向量的意义下,相等的向量都看作是同一个向量。

数学中只研究自由向量。

滑动向量

沿着直线作用的向量称为滑动向量。

固定向量

作用于一点的向量称为固定向量(亦称胶着向量)。

位置向量

对于坐标平面内的任意一点P,我们把向量OP叫做点P的位置向量,记作:向量P。

相反向量

与a长度相等、方向相反的向量叫做a的相反向量,记作-a,有 -(-a)=a,零向量的相反向量仍是零向量。

平行向量

方向相同或相反的非零向量叫做平行(或共线)向量.向量a、b平行(共线),记作a∥b。零向量长度为零,是起点与终点重合的向量,其方向不确定。我们规定:零向量与任一向量平行。平行于同一直线的一组向量是共线向量

若a=(x,y),b=(m,n),则a//b→a×b=xn-ym=0。

共面向量

平行于同一平面的三个(或多于三个)向量叫做共面向量。

空间中的向量有且只有以下两种位置关系:(1)共面;(2不共面。

注意:只有三个或三个以上向量才谈共面不共面。

法向量

直线l⊥α,取直线l的方向向量a,则向量a叫做平面α的法向量。

向量的和的模

平面直角坐标系xOy中,有点A(x1,y1)、B(x2,y2),则

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