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在图上相加位移向量

图上沿着各边画满箭头时显得很乱,直到你发现两点之间的任何路径给出的都是同一个向量。

本页内容
  1. 为什么路径不重要?
  2. 怎样沿路径合并向量?
  3. 例题详解
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

相加位移向量(displacement vector)时,把向量首尾相接沿一条路径排好,上面的数相加,下面的数也相加。从最初的起点到最后的终点的那一个向量,就是答案。

这项技能建立在用列向量描述平移之上,并通向用向量比求点。

为什么路径不重要?

位移向量只记录从一点到另一点的变化,不记录走了哪条路。所以 AC 不论写成 AC、AB + BC,还是 AD + DC,都是同一个向量。

这给了你选择的空间。挑一条经过已知箭头的路径,并顺着箭头的方向走。

怎样沿路径合并向量?

  1. 标出所求向量的起点和终点。
  2. 找一条路径,经过已知的向量。
  3. 如果逆着箭头走,就用它的反向量:两个符号都改变。
  4. 先加上面的数,再加下面的数。
  5. 检查:想象这些移动画在方格上,看总和是否合理。

例题详解

图中 AB = (4, 1),BC = (−1, 3),CD = (2, −5)。求 AD。

第一步,路径: A 到 B 到 C 到 D,全都顺着箭头。

第二步,写出和: AD = AB + BC + CD。

第三步,上面的数: 4 + (−1) + 2 = 5。

第四步,下面的数: 1 + 3 + (−5) = −1。

答案: AD = (5, −1)。

检查: 水平方向,移动是右 4、左 1、右 2,合计向右 5。垂直方向,移动是上 1、上 3、下 5,合计向下 1。这与 (5, −1) 相符。

要留意的错误

常见的失误是把两个指向同一个终点的箭头相加,它们并没有首尾相接。

错误答案: 求 AC 时,学生把 AB 和 CB 相加,得到 (4, 1) + (1, −3) = (5, −2)。

这里 CB = (1, −3),是 BC = (−1, 3) 的反向量。

AB 和 CB 都在 B 结束,所以不能连接起来。

要从 A 到 C,应该先 A 到 B,再 B 到 C。用 BC,而不是 CB:AC = AB + BC = (4, 1) + (−1, 3) = (3, 4)。

同样地,AC = AB − CB = (4, 1) − (1, −3) = (3, 4)。CB 前面的符号变化,正是反向。

自我检测

先试做,再打开答案核对。

1. AB = (2, 5),BC = (−6, 1)。求 AC。

查看答案

AC = AB + BC。上:2 + (−6) = −4。下:5 + 1 = 6。

AC = (−4, 6)

2. PQ = (3, −2),QR = (−1, −4),RS = (5, 0)。求 PS。

查看答案

上:3 + (−1) + 5 = 7。下:−2 + (−4) + 0 = −6。

PS = (7, −6)

3. AB = (1, 4),AC = (5, −2)。求 BC。

查看答案

路径 B 到 A 再到 C:BC = BA + AC = −AB + AC = (−1, −4) + (5, −2) = (4, −6)。

检查:AB + BC = (1, 4) + (4, −6) = (5, −2) = AC。

下一步

当路径变得自然后,可以把它和向量的分数结合,学习用向量比求点。然后用向量与变换练习题组检测自己。无计算器运算训练适合练习带正负号的加法。

如果你算得出来,但图上的路径仍然不清楚,我们的老师可以在数学线上一对一补习中陪你一起理清。

常见问题

已知 AB 和 BC,怎样求 AC?

从 A 走到 B,再从 B 走到 C,把两个向量相加:AC = AB + BC。上面的数和上面的数相加,下面的数和下面的数相加。这样可行,是因为第一个箭头的终点就是第二个箭头的起点。

把向量反过来会怎样?

向量指向相反方向,所以两个数的符号都改变。如果 AB = (4, 1),那么 BA = (−4, −1),也就是 BA = −AB。当图上的箭头方向与你的路径相反时就要用到。

不是首尾相接的向量可以直接相加吗?

不能直接加。要相加的两个箭头必须相连,第一个的终点是第二个的起点。如果没有相连,先把其中一个反过来,或选择图上另一条路径。

更新于:

下一步

如果向量图仍像在猜该加哪些箭头,一对一的老师可以陪你一起走一遍路径,并教你每次如何选择。

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