怎么计算向量加减法

向量是包括大小和方向的物理量,比如,速度、加速度和位移,与速率、距离、能量等只含有大小的标量不同,标量可以直接相加(比如5kj的功加6kj的功等于11kj的功),而向量的加减法要更复杂。本文将教会你如何进行向量加减法。

方法 1 的 4:

向量加减的步骤

  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/0\/06\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-1.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-1.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/0\/06\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-1.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-1.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1 假设有两个向量,向量A和向量B,
    • A=<a1,b1,c1>
    • B=<a2,b2,c2>
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/7\/7b\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-2.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/7\/7b\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-2.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2 如果我们想计算向量A和向量B的和,那么
    • A+B = <a1+a2,b1+b2,c1+c2>
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/1\/14\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-3.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-3.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/1\/14\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-3.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-3.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3 如果我们想从向量A中减去向量B,那么
    • A-B = <a1-a2,b1-b2,c1-c2>
方法 2 的 4:

头尾相接的向量

  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/a\/a8\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-4.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-4.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/a\/a8\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-4.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-4.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1 先来定义向量的头和尾。随便画一个向量,按比例缩放或者任意画一个向量都可以。如果你是按比例缩放画向量的话,一定要注意角度要保持不变。
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/5\/5f\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-5.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-5.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/5\/5f\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-5.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-5.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2 再画另一个向量,该向量的尾部和之前的向量头部相连。
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/c\/c3\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-6.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-6.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/c\/c3\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-6.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-6.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3 继续画向量。画向量的顺序以及向量的长度任意,只需要保持头尾相连即可。
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/0\/01\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-7.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-7.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/0\/01\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-7.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-7.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4 将第一个向量的尾部和最后一个向量的头部连接起来。这样就得到了一个新的向量,这个向量就是之前几个向量的合向量。
    • 如果你是按照比例缩放画向量,那么你要保证角度不变,然后用尺子量出合向量的长度,再测量出合向量和指定向量的角度,或者和水平方向的夹角。
    • 如果你画的是草图,你可以用三角法来计算合向量的大小。需要用到正弦定理和余弦定理。如果你要计算两个以上的向量的和,你可以先计算其中两个向量的和,然后用这两个向量的合向量再和第三个向量求和,然后以此类推。
  5. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/5\/50\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-8.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-8.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/5\/50\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-8.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-8.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 5 描述合向量。比如,如果向量代表的是速度,那么最后的结果可以描述成,“速度是x ms-1,和水平/垂直方向的角度是yo
方法 3 的 4:

向量分解

这个方法通常用在位于直角平面中的向量上,不过也可以用在别的向量上。

  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/7\/7f\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-9.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-9.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/7\/7f\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-9.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-9.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1 将每一个向量分解成互相垂直的两个向量。比如,将向量按照水平和垂直两个方向分解。通常在直角平面中,按照x轴方向和y轴方向分解。沿着x轴方向分解所得的向量记为i,沿着y轴方向分解所得的向量为j
    • 要将力进行分解,你需要知道力与水平方向和竖直方向,即x轴和y轴的夹角。角度已知的情况下,你可以以力作为斜边构造直接三角形,而直角三角形的两边分别沿x轴和y轴方向。两直角边的长度就是力沿这两个方向分解之后的大小,可以通过三角函数计算出来。与夹角相邻的直角边用xcos(角度)来计算,与夹角相对的直接边用xsin(角度)来计算,其中x的大小就是原力的大小。
    • 如果一个分力指向左或者指向下,就给这个分力标个负号(-)。
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/9\/94\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-10.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-10.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/9\/94\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-10.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-10.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2 将所有向量的水平分量(沿x轴的向量)相加,将所有向量的竖直分量(沿y轴的向量)相加。如果某一向量前有负号(-),那么这个向量要被减去,而不是加上。
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/a\/a7\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-11.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-11.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/a\/a7\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-11.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-11.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3 使用勾股定理计算合向量的大小。勾股定理的形式是:c2=a2+b2,其中c代表合力的大小,a是x轴分向量大小的和,b是y轴分向量大小的和。
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/9\/9f\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-12.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-12.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/9\/9f\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-12.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-12.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4 计算合向量和水平方向(x轴方向)的夹角。利用公式θ=tan-1(b/a),其中θ是合向量和水平方向的夹角。
  5. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/e\/ed\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-13.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-13.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/e\/ed\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-13.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-13.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 5 描述合向量。
    • 比如,如果向量代表的是力,那么结果可以描述成"大小为x N的力,与水平方向/x轴的夹角是yo "。
方法 4 的 4:

向量减法

  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/8\/8c\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-14.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-14.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/8\/8c\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-14.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-14.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1 加上负向量。用一个向量减去另一个向量,可以看做是加上一个“负向量”。
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/b\/b1\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-15.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-15.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/b\/b1\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-15.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-15.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2 求负向量。负向量的大小和原向量一样,但是方向相反。你可以先画出原向量,然后在另一端标出箭头,即原向量的头变成负向量的尾,原向量的尾变成负向量的头。
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images_en\/thumb\/8\/82\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-16.jpg\/v4-460px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-16.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.zenmeban.com\/images\/thumb\/8\/82\/Add-or-Subtract-Vectors-Step-16.jpg\/v4-728px-Add-or-Subtract-Vectors-Step-16.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3 然后用负向量按照求向量和的方法求和。用上文提到的方法,求出负向量和其余向量的合向量。

小提示

  • 不要混淆向量和标量。
  • 相同方向的向量可以直接对向量大小进行加减。如果你要计算两个方向相反向量的和,那么你要用其中一个向量的长度减去另一个向量的长度。
  • 在三维空间中利用公式a2=b2+c2+d2求向量的长度。其中a是向量的大小,而b, c, d是向量在三个方向上的分量大小。
  • 求用xi + yj + zk描述的向量之间的加减,可以直接对三个分量的系数进行加减计算。最终结果的形式同样用i,j,k来表示。
  • 列向量之间的加减法可以直接计算每一列上数字的和或差。





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