幾何矢量

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   我們來回顧高中學的幾何矢量, 以下簡稱為「矢量」. 要強調的是, 矢量的存在與坐標系無關, 可以將其想像成空間中的一些有長度有方向的箭頭. 我們對它的位置不感興趣, 所有長度和方向相同的矢量都視為同一矢量. 本書中矢量用正黑體表示, 如 mathbf a . 在手寫時, 可以在字母上方加箭頭表示, 如 vec a

矢量的坐標

   我們先在直角坐標系中對矢量的坐標做一個臨時的簡單的定義(具體的定義要在學習了矢量基底的概念以後才能掌握), 我們姑且先把坐標理解為矢量在 xy 軸上的投影長度. 所以如果平移矢量使起點與坐標原點重合, 那麼矢量的坐標就是矢量終點的的坐標.

矢量的加法

   如圖 1,兩個矢量相加, 既可以使用平行四邊形法則, 也可以用三角形法則. 若有多個矢量連續相加, 可以分別把它們首尾相接, 結果就是由起點指向終點的矢量. 容易證明矢量的加法滿足加法交換律 mathbf A + mathbf B = mathbf B + mathbf A , 結合律 (mathbf A + mathbf B) + mathbf C = mathbf A + (mathbf B + mathbf C)

圖1:矢量的加法

矢量的數乘 共線

   如圖 2, 一個矢量與一個實數相乘, 則方向不變, 把長度乘以這個實數. 若這個數是負數, 則把矢量取反方向再把長度乘以這個實數數的絕對值即可.若 λ,μ 表示實數, 容易證明分配律 lambda(mathbf A + mathbf B) = lambda mathbf A + lambda mathbf B , 結合律 lambda(mu mathbf A) = (lambdamu) mathbf A

圖2:矢量的數乘

   如果兩個矢量的關係可以用 mathbf A = lambda mathbf B 表示, 那麼它們就是共線的. 共線的充分必要條件是, 兩矢量方向相同或相反.

矢量的線性組合

   把若干矢量 mathbf v_i 分別與若干實數 c_i 相乘再相加就得到了這些矢量的一個線性組合

sum_i^N c_i mathbf v_i = c_1 mathbf v_1 + c_2 mathbf v_2 + dots + c_N mathbf v_N   (1)

(剩下部分見頂部的「閱讀原文」)

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