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空间中三维矢量(Vectors in 3D space)

时间:2019-12-15 20:01:17

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空间中三维矢量(Vectors in 3D space)

本文回顾三维空间中矢量的一些基本概念,虽然这些知识在高中数学中就已学到,但真的是会经常忘记

1.坐标系相关内容

1.1 单位矢量(Unit vector)

如下图所示,矢量 i− 、 j− 、 k− 分别是长度为1的矢量(即单位矢量)

1.2 坐标基(Base vectors for a rectangular coordinate system)

三个相互正交的单位矢量

1.3 右手系(Right handed system)

由满足右手螺旋准则的三个相互正交的单位矢量构成的坐标系,上图就是一个由坐标基 i− 、 j− 、 k− 构成的右手坐标系

2.矢量

2.1 矢量的坐标分量(Rectangular component of a Vector)

矢量 A−− 沿着坐标系的三个轴上的投影 Ax 、 Ay 、 Az 即为矢量 A−− 的坐标分量,如下图所示:

2.2 矢量的表示

空间矢量可以利用它的三个坐标分量和坐标基表示,上图的矢量 A−− 可以表示如下:

A−−=Axi−+Ayj−+Azk−

矢量 A−− 的坐标为: (Ax,Ay,Az)

2.3 矢量的方向角和方向余弦

方向角:矢量与坐标轴的夹角方向余弦:方向角的余弦

任何一个矢量的方向都可以由它的方向角来决定

如下图所示, α,β,γ 分别是矢量 A−− 的三个方向角、 cos(α),cos(β),cos(γ) 分别是矢量 A−− 的三个方向余弦

2.4 矢量的矢量分量和它的方向余弦之间的关系

矢量 A−− 的长度为 A :

A=Ax2+Ay2+Az2−−−−−−−−−−−−−−√

那么,矢量的矢量分量和它的方向余弦之间的关系可以表示如下:

cos(α)=AxAcos(β)=AyAcos(γ)=AzA

反之:

Ax=A∗cos(α)Ay=A∗cos(β)Az=A∗cos(γ)

注:

矢量方向向量的另外一种表示:

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