通過平面向量角度認知世界

2021-10-25 09:31:54 字數 3478 閱讀 1662

通過這幾天對平面向量的研究,我是越來越有興趣了,因為平面向量讓我開拓眼界,給我乙個新的認知角度來看待世界,「問題是最好的老師」,我講通過自己提出問題,來進行解決和總結,讓自己對平面認識深刻和更好利用。

一、抽象能力:

抽象是從眾多的事物中抽取出共同的、本質性的特徵而捨棄其非本質的特徵.例如蘋果、香蕉、生梨、葡萄、桃子等,它們共同的特性就是水果.得出水果概念的過程,就是乙個抽象的過程。平面的抽象是把以前平面只有大小沒有方向的數量,把大小和方向不相關的兩個概念進行抽象,抽象成在二維平面內既有方向又有大小的量這就是平面向量。向量是如何相等的?

長度相等且方向相同的兩個向量叫做相等的向量。即:若向量a與向量b相等,則記作向量a=向量b,相等向量互相平行,任意兩個相等的非零向量都可以用同一有向線段來表示,並且與有向線段的起點無關。把沒有長度的0,抽象成了零向量,零向量的方向與任一向量平行,垂直。零向量可以有很多方向,卻只有乙個長度,我們可以把大家公認的長度,抽象為單位長度,我們在平面向量裡抽象為單位向量。單位向量是指模等於1的向量。由於是非零向量,單位向量具有確定的方向。單位向量有無數個。乙個非零向量除以它的模,可得所需單位向量。乙個單位向量的平面直角座標系上的座標表示可以是:(n,k) ,則有n²+k²=1。

二、高維思考

例如:大家都知道什麼是「畫地為牢」。就是你在一張紙上畫乙隻老虎,然後你想困住它,怎麼弄?哈哈,畫地為牢,你只要在紙上畫上乙個牢,把紙裡的老虎困住就行了。為什麼老虎走不出來?因為在一張紙的二維平面裡面,沒有「高」這個概念。正因為如此,老虎才被人畫牢所困。那麼三維的老虎呢?三維的老虎需要真正的籠子,因為二維的牢困住二維的虎,三維的虎當然要用三維的牢才可以困住。也就可以說,二維的牢困不住三維的虎,因為三維的虎比二維的虎多出乙個「高」來。就是說,在維度上,我們可以認為三維比二維高階。

在平面向量方面我們就可以把方向與長度做為整體來進行考慮,把兩個不想關的概念「方向」和「長度」抽象成乙個整體為平面向量。對方向和長度我們可以利用平面向量的維度來考慮,如果沒有沒有學習過平面向量,我們就沒有這個維度來認知長度和方向的統一。我們在生活中整體考慮有好多,方向:我們常見的方向有上北下南,左西又動,北偏西多少度。南偏西多少度等等可以利用這些來表示方向,但是我們可以把這些表示都可以看成乙個整體,什麼是不變的,在這裡「方向就是不變的」所以我們可以把方向看做成乙個整體。面積:正方形的面積,三角形的面積,圓形的面積,我們都不用考慮他的公式,我們可以把他們做成乙個整體來看,他們的面積就是乙個整體。數字也可以作為乙個整體,不管你是無理數還是有理數,他都是乙個數,乙個數除以乙個數都會得到乙個數。速度:只要你動了一定會出現乙個距離和時間,這樣我們就得到了乙個速度。不管你是走的,還是坐車,還是坐飛機他們都是速度。

我大膽的猜測一下只要是比的話,我們都可以看成是整體,比出來的東西有乙個是不變的。

三、平面向量三角形、四邊形法則

什麼是平面向量三角形法則:ab+bc=ac,這種計算法則叫做向量加法的三角形法則,首尾相連、連線首尾、指向終點。

什麼是平面向量四邊形法則:已知兩個從同一點a出發的兩個向量ac、ab,以ac、ab為鄰邊作平行四邊形acdb,則以a為起點的對角線ad就是向量ac、ab的和,這種計算法則叫做向量加法的平行四邊形法則,共起點 對角連。

平面向量三角形和平面四邊形法則是如何轉換的:它是一種共點力的合成法則.這一法則通以表示兩個共點力的有向線段為鄰邊作一平行四邊形,該兩鄰邊之間的對角線即表示這兩個力的合力的大小和方向.有時為了方便也可以只畫出一半的平行四邊形,也就是力的三角形法則.即把兩個共點力中的乙個平移,使它們首尾相接,再用一條線與兩個力連線成乙個三角形,第三邊就是合力.  三角形定則與平行四邊形定則的實質是一樣的。

三角形法則和平行四邊形法則的思想含義:把數學和物理等學科統一起來了,如可以利用具有幾何意義的複數運算來定義向量的運算,把座標平面上的點用向量表示出來,並把向量的幾何表示用於研究幾何與三角問題,利用三角形和平面四邊形法則多了一種角度,看問題更簡單了,把複雜的問題變成簡單的問題,更容易解決。

四、多向量為什麼可以只分解為兩個正交分量:

其實把平面向量進行正交分解的目的就是為了進行座標運算。設i,j表示平面直角座標系裡的標準正交基(滿足i⊥j,並且|i|=|j|=1,也就是說i,j是單位正交向量組)。這樣任意乙個向量a可以分解為如下形式:a=xi+yj,其中(x,y)就是向量a在以i,j為基的平面內的座標。顯然x和y就是a在i,j方向上的投影,因此x=|a|cos,y=|a|cos。在進行向量運算的時候可以省去基向量,這樣向量的運算也就轉化成了座標的運算。這也可以看出,選取的基不同,a分解後的結果也不同,因此平面向量的正交分解不是唯一的。再深入研究標準正交基的性質,若是xi+yj=0,則一定可以得到x=y=0,也就是說i和j是線性無關的。因此對於任意一組線性無關的向量α和β均可以進行運算使其變為單位正交向量。這個過程就是施密特正交化。施密特正交化不僅可以在平面向量中應用,還可以在n為線性空間中應用。

正交分解帶來的啟迪:1.力是向量f′在x軸y軸上的分向量f′x和f′y是向量,分量為正值表示分向量的方向跟座標軸的方向相同,分量為負值表示分向量的方向跟座標軸的方向相反。2.確定向量正交分量的座標軸,不一定是取豎直方向和水平方向。例如,分析物體在斜面上的受力情況,一般選取x軸與斜面平行,y軸與斜面垂直。座標軸的選取是以使問題的分析簡化為原則。通常選取座標軸的方法是:選取一條座標軸與物體運動的加速度的方向相同(包括處理物體在斜面上運動的問題),以求使物體沿另一條座標軸的加速度為零,這樣就可得到外力在該座標軸上的分量之和為零,從而給解題帶來方便。3、正交分解是先將線性方程組ax=b的係數矩陣a分解為乙個正交矩陣q和乙個對角可逆上三角矩陣r的乘積。然後通過求解上三角方程組rx=qb而求得原方程組的解,這種方法一般比三角分解法運算量大,但數值穩定性較好。

五、有了向量的認知的能力,思考是如何飛翔的

1、我們在一開始當學習向量的時候,我們一定接觸到了很多新的知識點,如果在沒有網際網路下,在老師講課下,我們只能學習向量的本身知識,而不能學習到向量帶來的思想,我們首先對平面向量有乙個基本認識,在學習平面向量過程中,我們不僅要注重平面向量的結論,我們更要注重學習平面向量過程,我們要在向量裡面學習的思想挺多,我們要把這些思想應用起來。

2、平面向量是解決數學問題的一種基本工具,在運用向量法處理函式問題、三角問題,函式問題時,給傳統的解法注入了新的活力,為數學中的推理、運算開闢了新的途徑,實現了幾何的代數化,為數和形的結合做了很好鋪墊,而且運用向量法解題在知識的聯絡、轉化和問題的解決過程中有著其他知識點難以啟迪的優勢,由於向量這一新的視角,進一步擴寬了思維的渠道,要從思想方法上研究平面向量的實質,修復原有的認知。

3、平面向量與其它知識的聯絡較多,特別是三角、解析幾何、立體幾何、複數等。平面向量既有代數形式又有幾何意義,對於一道平面向量的問題,我們不僅僅可以利用代數方法又可以從幾何方法的角度考慮。

4、平面向量中有著豐富的數學思想方法,在解決有關向量問題時,我要是能統分運用這些數學思想方法,可使許多問題獲得簡潔、巧妙解決。1、方程思想2、樹形結合思想就是將抽象數學語言與直觀、具體的圖形結合起來,通過數與形的相互轉化,達到化難為易,化繁為簡的目的。3、分類討論就是由於某種原因使得所給物件不能進行統一研究時,對研究物件進行分類討論,然後對每一類結果分別研究,得出每一類結論,分類討論實質上是一種「化整為零,各個擊破」。

5、平面向量給我乙個新的角度去認知世界,讓我去開闊眼界,讓我提公升了乙個維度,不在侷限,有了平面向量的維度我可以發現更多有趣的事,更可以去創造。

平面向量基底

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