考研求向量通常涉及向量的基本运算,包括加法和减法,以及数量积(点积)和向量积(叉积)。以下是向量运算的基本规则:
向量的加法
平行四边形法则:以两个向量为邻边作平行四边形,对角线即为两向量之和。
三角形法则:以第一个向量为起点,第二个向量为终点,连接的线段即为两向量之和。
运算律:
交换律:$mathbf{a} + mathbf{b} = mathbf{b} + mathbf{a}$
结合律:$(mathbf{a} + mathbf{b}) + mathbf{c} = mathbf{a} + (mathbf{b} + mathbf{c})$
零向量:加法的单位元,任何向量与零向量相加仍为该向量,即 $mathbf{a} + mathbf{0} = mathbf{a}$。
向量的减法
定义:$mathbf{AB} - mathbf{AC} = mathbf{CB}$,即从点A到点B的向量减去从点A到点C的向量等于从点C到点B的向量。
相反向量:若 $mathbf{a}$ 是一个向量,则它的相反向量为 $-mathbf{a}$,满足 $mathbf{a} + (-mathbf{a}) = mathbf{0}$。
数量积(点积)
定义:$mathbf{a} cdot mathbf{b} = a_x b_x + a_y b_y + a_z b_z$,其中 $mathbf{a} = a_x mathbf{i} + a_y mathbf{j} + a_z mathbf{k}$,$mathbf{b} = b_x mathbf{i} + b_y mathbf{j} + b_z mathbf{k}$。
性质:
交换律:$mathbf{a} cdot mathbf{b} = mathbf{b} cdot mathbf{a}$
分配律:$mathbf{a} cdot (mathbf{b} + mathbf{c}) = mathbf{a} cdot mathbf{b} + mathbf{a} cdot mathbf{c}$
对称性:$mathbf{a} cdot mathbf{b} = mathbf{b} cdot mathbf{a}$
标量乘法的分配律:$(kmathbf{a}) cdot mathbf{b} = k (mathbf{a} cdot mathbf{b})$
若两向量垂直,则点积为零:$mathbf{a} cdot mathbf{b} = 0$
向量积(叉积)
定义:$mathbf{a} times mathbf{b} = begin{vmatrix}
mathbf{i} & mathbf{j} & mathbf{k}
a_x & a_y & a_z
b_x & b_y & b_z
end{vmatrix}$,结果是一个新的向量,垂直于原来的两个向量。
性质:
反交换律:$mathbf{a} times mathbf{b} = -mathbf{b} times mathbf{a}$
分配律:$mathbf{a} times (mathbf{b} + mathbf{c}) = mathbf{a} times mathbf{b} + mathbf{a} times mathbf{c}$
对标量满足分配律:$(kmathbf{a}) times mathbf{b} = k (mathbf{a} times mathbf{b})$
若两向量平行,则叉积为零向量:$mathbf{a} times mathbf{b} = mathbf{0}$
在考研中,向量的应用非常广泛,涉及物理、工程、计算机科学等多个领域。掌握这些基本运算有助于解决相关的数学和物理问题。建议在实际应用中多练习,加深理解。