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用基向量表示位移

你知道向量是什么,但要用 a 和 b 写出两点之间的一段路径,还是像在猜。

本页内容
  1. 如何一步步写出位移?
  2. 例题
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 接下来学什么

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?

  1. 写明起点和终点,也就是你要求的位移。
  2. 选一条路线,只用已知向量,通常经过原点 O。
  3. 写出每一段。 逆着已知向量走,就取它的负向量。
  4. 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。

常见问题

→AB 等于 b − a 还是 a − b?

如果 →OA = a,→OB = b,那么 →AB = b − a。从 A 退回 O 是 −a,再从 O 到 B 是 +b。规则是终点减起点,而且位置向量要从同一个原点量起。

从一个点到另一个点,可以随便选路线吗?

可以。任何经过已知向量的路线,得到的位移都相同,所以选只用已知向量的最短路线即可。化简之后,不同路线的最终答案一致。

什么是基向量?

基向量是两个不平行的向量,通常记作 a 和 b,作为构件使用。图中其他向量都写成 a 的若干倍加 b 的若干倍,这样不同向量之间才能比较。

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下一步

如果图形一复杂,写路线就没把握,一对一的老师可以看你的第一行,从源头纠正这个习惯。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。 其他费用、时间安排及后续课程,在试听课后由家长与老师直接确认。

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