要表示位移(displacement),就把从一点到另一点的路径写成已知向量之和。核心规则是终点减起点,也可以说沿着已知的各段走,并保留每个正负号。
这项技能是二维向量证明中每个证明的第一步。
如何一步步写出位移?
- 写明起点和终点,也就是你要求的位移。
- 选一条路线,只用已知向量,通常经过原点 O。
- 写出每一段。 逆着已知向量走,就取它的负向量。
- 把各段相加并化简,合并 a 和 b 的系数。
设 →OA = a,→OB = b,从 A 到 O 再到 B 得 −a + b,所以 →AB = b − a。
例题
在三角形 OAB 中,→OA = a,→OB = b。P 是 OA 的中点,Q 是 OB 的中点。求 →AB、→PQ 和 →PB。你的答案说明了 PQ 与 AB 有什么关系?
→AB: 路线 A 到 O 到 B:→AB = −a + b = b − a。
→PQ: 路线 P 到 O 到 Q。P 是 OA 的中点,所以 →PO = −½a。Q 是 OB 的中点,所以 →OQ = ½b。
→PQ = −½a + ½b = ½(b − a)
→PB: 路线 P 到 O 到 B:→PB = −½a + b = b − ½a。
结论: →PQ = ½→AB,所以 PQ 平行于 AB,长度是它的一半。
要留意的错误
常见的失误是写成 →AB = a − b。
错误答案: →AB = a − b
学生按字母在题目中出现的顺序相减,而不是终点减起点。
检查方法:用手指沿路径走一遍。从 A 出发,必须先退回 O,这是 −a;然后走到 B,这是 +b。所以 →AB = −a + b = b − a。在每一段上画出箭头的草图,每次都能发现这个错误。
自我检测
1. 已知 →OA = a,→OB = b,写出 →BA。
显示答案
→BA = −→AB = −(b − a) = a − b。检查:B 到 O 是 −b,再从 O 到 A 是 +a。
a − b
2. OABC 是平行四边形,→OA = a,→OC = c。写出 →OB 和 →AC。
显示答案
平行四边形中 →AB = →OC,所以 →OB = →OA + →AB = a + c。求 →AC,走 A 到 O 再到 C:−a + c。
→OB = a + c,→AC = c − a
3. →OP = 3a − 2b,→OQ = a + 4b。求 →PQ。
显示答案
→PQ = →OQ − →OP = (a + 4b) − (3a − 2b) = a − 3a + 4b + 2b。
−2a + 6b
接下来学什么
接下来用位移在线上定位一个点:求线段上的分点。免计算器运算训练器适合练习随之而来的分数运算。
如果你的图是对的,但第一行总是写错,这正是我们的老师在线上一对一附加数学补习中会留意的地方。