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解释向量方程中的方向

直线的向量方程里有两个向量,很容易用错其中一个。

本页内容
  1. 如何读懂向量方程?
  2. 例题
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 接下来学什么

在 r = p + λd 中,向量 p 说明直线经过哪里,d 说明它朝哪个方向延伸。d 的任何非零倍数都给出相同的方向,所以当两条直线的方向向量互为倍数时,它们平行。

这一课补齐了二维向量证明的工具箱。

如何读懂向量方程?

  1. 点: 令 λ = 0 得到 p,它是直线上的一点。
  2. 方向: d 就是方向。可以除以公因数来化简。
  3. 斜率(对列向量 (x, y)):y ÷ x。
  4. 检验点: 由一个坐标解出 λ,再核对另一个坐标。
  5. 平行检验: 看一个方向是否是另一个的倍数。

例题

直线 l:r = (2, −1) + λ(4, −6)。(a) 写出更简单的方向向量和斜率。(b) (8, −10) 在 l 上吗?(c) (6, −8) 在 l 上吗?

(a) (4, −6) = 2(2, −3),所以更简单的方向是 (2, −3)。斜率是 −3 ÷ 2 = −3/2。

(b) x:2 + 4λ = 8,所以 λ = 3/2。y:−1 − 6λ = −1 − 9 = −10。与 y 值吻合,所以 (8, −10) 在 l 上。

(c) x:2 + 4λ = 6,所以 λ = 1。y:−1 − 6(1) = −7,但该点的 y = −8。两个坐标不一致,所以 (6, −8) 不在 l 上。

要留意的错误

常见的失误是只检查 x 值。

错误做法: “对 (6, −8):2 + 4λ = 6,所以 λ = 1。存在 λ,所以该点在直线上。”

学生根本没有检验 y。

只看一个坐标,总能解出某个 λ。只有当同一个 λ 同时符合两个坐标时,点才在直线上。一定要把 λ 带到第二个坐标去核对。

自我检测

1. 直线 r = (3, 1) + λ(−2, 5)。写出 x 分量为正的一个方向向量,以及斜率。

显示答案

把 (−2, 5) 乘以 −1 得 (2, −5)。斜率 = −5 ÷ 2。

方向 (2, −5),斜率 −5/2

2. r = (1, 1) + λ(3, −2) 与 r = (0, 4) + μ(−6, 4) 平行吗?它们是同一条直线吗?

显示答案

(−6, 4) = −2(3, −2),所以两线平行。(0, 4) 在第一条线上吗?1 + 3λ = 0 得 λ = −1/3,此时 y = 1 − 2(−1/3) = 5/3,不是 4。

平行,但不是同一条直线。

3. 直线 r = (1, 0) + λ(2, k) 经过 (7, 6)。求 k。

显示答案

x:1 + 2λ = 7,所以 λ = 3。y:0 + 3k = 6。

k = 2

接下来学什么

在二维向量证明练习中把五项技能合在一起使用。如果参数的运算还需要时间,可以回头复习求交点。

如果你能读懂方程,但一到规划整个证明就犹豫,我们的老师可以通过线上一对一附加数学补习帮助你。

常见问题

r = p + λd 中哪一部分表示方向?

乘以 λ 的向量 d 表示方向。向量 p 是直线上某一点的位置。改变 p 会把直线平移到别处,改变 d 则会让直线转向。

(4, −6) 和 (2, −3) 是同一个方向吗?

是。(4, −6) = 2(2, −3),两者沿同一条直线。方向向量的任何非零倍数都是该直线的另一个方向向量,包括指向相反方向的负倍数。

如何检验一个点是否在直线上?

令方程等于该点,先由一个坐标解出 λ,再检查另一个坐标是否得到同一个 λ。如果是,点在直线上;如果不是,点就不在直线上。

更新于:

下一步

如果向量方程还是把位置和方向混在一起,一对一的老师可以用你自己的解题过程作例子,把这两个概念分开。

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