矢量计算
《大学物理》矢量运算
一、矢量和标量的定义及表示
1．标量：只有大小和正负而无方向的量，如质量、时间、 温度、功、能量。 表示：一般字母：m、t、T， 运算法则：代数法则
2．矢量：既有大小又有方向的量，如位移、加速度、电场强度
表示：粗体字母A 或 A ，其大小用 A 或 A 表示 。
A A A0
（3） A B Ax B x A y B y Az Bz
（4）引入矢量标积后，功就可以表示为 W F s Fcos s
3．矢量的叉乘
矢积
两矢量相乘得到矢量的乘法叫叉乘，其乘积称为矢积（叉积）
大小: C ABsin
C A B
垂直于A 、 B 组成的平面， 方向: 指向用右手螺旋法则确定。
位移、速度等 的合成
矢量作业
1. 矢量应如何正确表示？ 2. 矢量减法满足什么规律（请附图说明）？
3. 写出矢量点乘的解析表达式。
4. 矢量叉乘的右手螺旋法则如何操作？
5. 已知： a与b 夹角为45 ， a 6, b 2 2 , 求 a 2b a 3b
2 2 Ax Ay Az2
Az
z
k
Ax x
cos 2 cos 2 cos 2 1
4．矢量合成的解析法
A B ( Ax Bx ) i ( Ay By ) j
y 已知 A、B，（如图）求 A B 、B 用平行四边形法则合成 C 解：先将 A A C A B 然后将 A、B 正交分解，其解析式为 O A Ax i Ay j B Bx i B y j
矢量微分运算公式汇总
矢量微分运算公式汇总1.矢量的求导：设矢量f(t)=(f1(t),f2(t),f3(t))，则它的导数为：df/dt = (df1/dt, df2/dt, df3/dt)2.矢量的积分：设曲线C的参数方程为r(t)=(x(t),y(t),z(t))，则矢量场F(x,y,z)沿曲线C的积分为：∫F·dr = ∫(F·r'(t)) dt，其中r'(t)为r(t)的导数。
3.散度：设矢量场F(x,y,z)=(P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z))，则它的散度为：div F = ∇·F = ∂P/∂x + ∂Q/∂y + ∂R/∂z4.散度的运算公式：（1）若U和V是标量场，F和G是矢量场，则有：∇·(UF+VG)=U∇·F+V∇·G∇·(F×G)=G·(∇×F)-F·(∇×G)（2）若F是矢量场，Φ是标量场，则有：∇·(ΦF)=(∇Φ)·F+Φ∇·F5.旋度：设矢量场F(x,y,z)=(P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z))，则它的旋度为：rot F = ∇×F = ( ∂R/∂y - ∂Q/∂z, ∂P/∂z - ∂R/∂x, ∂Q/∂x - ∂P/∂y ) 6.旋度的运算公式：（1）若U和V是标量场，F和G是矢量场，则有：∇×(UF+VG)=U∇×F+V∇×G（2）若F是矢量场，Φ是标量场，则有：∇×(ΦF)=(∇Φ)×F+Φ∇×F7.保守场：若矢量场F是一个保守场，则存在标量场Φ，使得F=∇Φ。
在保守场下，散度和旋度之间满足如下关系：∇·(∇×F)=08.梯度：设标量场Φ(x,y,z)grad Φ = ∇Φ = (∂Φ/∂x, ∂Φ/∂y, ∂Φ/∂z)9.梯度的运算公式：若U和V是标量场，F是矢量场，则有：∇·(U∇V)=∇U·∇V+UΔV∇×(U∇V)=U∇×∇V=0∇·(F×G)=G·∇×F-F·∇×G∇×(F×G)=(∇·G)F-(∇·F)G+(G·∇)F-(F·∇)G以上是一些常见的矢量微分运算公式汇总，这些公式在向量分析的求解中起到了重要的作用。
矢量及矢量的运算
结论4 若矢量 a, b, c 满足关系 c k1a k2b （ k1 , k2 为实 数），则 a, b, c 三矢量共面（由矢量加法可证）。
结论5 三个矢量 a, b, c 共面的充分必要条件是存在不全 为零的实数 k1 , k2 , k3 , 使得 k1a k2b k3c 0 成立。
定理3
三个矢量 a, b, c 共面的充分必要条件是 a, b, c 0.
证明 必要性。若 矢量 a, b, c 共面 ，则 a b 与 c 垂直。 所以
2 充分性。若 a, b, c 0. 即 a b c cos t 0, 则 a b 0 或 c 0 或 cos t 0（ t 为 c 与 a b 的夹角）， 若 a b 0 ，则 a b 0, a 与 b 平行，所以 a, b, c 共面； 若 c 0 ，则 c 0, 零向量与 a, b 共面；若 cos t 0 ，则 t ， a b 与 c 垂直，所以 a, b, c 共面。综上所述，
a b a b cos .
式中， a, b , 为 a 与 b 的夹角。即平移两矢量使始端重合 为角的顶点，以两矢量为边所成的角，规定 0 .
数量积满足以下规律： (1) a b b a （交换律） (2) (a b) c a c b c （分配律）; (3) ka b a kb k a b ; 2 2 a a a a . (4)
向量 AB 在轴 u上的投影记为 Pr ju AB .
关于向量的投影定理（1）
向量 AB 在轴 u上的投影等于向量的模乘以 轴与向量的夹角的余弦： Pr j AB | AB | cos
大学物理矢量运算公式(一)2024
大学物理矢量运算公式（一）引言概述:
大学物理中，矢量运算是一门重要的基础课程。
矢量运算公式是在处理矢量量的运算过程中所使用的关键工具。
本文将介绍大学物理矢量运算公式的一些基本概念和常见公式，以帮助读者更好地理解和应用矢量运算。
正文内容:
一、矢量的表示和性质
1. 矢量的定义和表示方法
2. 矢量的加法和减法运算
3. 矢量的数量积和矢量积定义及其性质
4. 矢量的分解和合成
5. 矢量的单位化和模长计算
二、矢量的坐标表示
1. 直角坐标系和矢量的坐标表示
2. 极坐标系和矢量的坐标表示
3. 球坐标系和矢量的坐标表示
三、矢量的运算公式
1. 矢量的加法和减法公式
2. 矢量的数量积公式和性质
3. 矢量的矢量积公式和性质
4. 矢量的混合积公式和性质
5. 矢量的分解和合成公式
四、应用举例
1. 矢量运算在力学中的应用
2. 矢量运算在电磁学中的应用
3. 矢量运算在波动学中的应用
4. 矢量运算在光学中的应用
5. 矢量运算在热学中的应用
五、矢量运算的常见错误和注意事项
1. 矢量运算中常见的错误类型
2. 矢量运算中需要注意的细节
3. 矢量运算的常见问题及解答
4. 矢量运算的常见应用技巧
5. 矢量运算的进一步深入学习建议
总结:
本文概述了大学物理矢量运算公式的基本概念和常见公式，包括矢量的表示和性质、矢量的坐标表示、矢量的运算公式、应用举例以及矢量运算的常见错误和注意事项。
矢量运算公式在物理学中有着广泛的应用，通过学习和掌握这些公式，读者可以更好地理解和应用矢量运算。
对于进一步深入学习，本文还提出了建议。
所有矢量计算公式解析
所有矢量计算公式解析矢量计算公式解析。
矢量是物理学和工程学中经常出现的概念，它们可以用来描述物体的运动、力和速度等。
在矢量计算中，有一些常见的公式和运算规则，下面我们来逐个解析这些公式。
1. 矢量的加法和减法。
矢量的加法和减法是矢量计算中最基本的运算之一。
假设有两个矢量A和B，它们的加法和减法运算分别如下：A +B = (Ax + Bx, Ay + By)。
A B = (Ax Bx, Ay By)。
其中，Ax和Ay分别表示矢量A在x和y方向上的分量，Bx和By表示矢量B 在x和y方向上的分量。
通过这些公式，我们可以很容易地计算出两个矢量的和或差。
2. 矢量的数量积。
矢量的数量积又称为点积，它是矢量计算中另一个重要的运算。
假设有两个矢量A和B，它们的数量积运算如下：A·B = |A| |B| cosθ。
其中，|A|和|B|分别表示矢量A和B的模长，θ表示两个矢量之间的夹角。
通过这个公式，我们可以计算出两个矢量的数量积，从而得到它们之间的关系。
3. 矢量的叉积。
矢量的叉积又称为向量积，它是矢量计算中另一个重要的运算。
假设有两个矢量A和B，它们的叉积运算如下：A×B = |A| |B| sinθ n。
其中，|A|和|B|分别表示矢量A和B的模长，θ表示两个矢量之间的夹角，n表示一个垂直于A和B所在平面的单位矢量。
通过这个公式，我们可以计算出两个矢量的叉积，从而得到它们之间的关系。
4. 矢量的分解。
在实际问题中，我们经常需要将一个矢量分解成两个分量矢量，以便进行更方便的计算。
假设有一个矢量A，它可以被分解成在x和y方向上的两个分量矢量Ax和Ay，分解公式如下：A = Ax + Ay。
其中，Ax和Ay分别表示矢量A在x和y方向上的分量。
通过这个公式，我们可以将一个矢量分解成两个分量矢量，从而方便进行计算。
5. 矢量的单位化。
在矢量计算中，有时我们需要将一个矢量转化为单位矢量，以便进行更方便的计算。
矢量运算公式范文
矢量运算公式范文矢量运算是对矢量进行运算的数学方法，包括矢量的加法、减法、数与矢量的乘法（数量积）、矢量与矢量的乘法（矢量积）等。
在物理学、工程学、计算机图形学等领域中，矢量运算被广泛应用。
下面将介绍一些常见的矢量运算公式：一、矢量的加法和减法：矢量的加法：对于两个矢量A和B，它们的加法可以表示为：C=A+B加法满足交换律：A+B=B+A加法满足结合律：(A+B)+C=A+(B+C)矢量的减法：对于两个矢量A和B，它们的减法可以表示为：C=A-B减法可以看作加法的反向操作：A-B=A+(-B)其中，-B表示B的反向矢量，即将B的大小保持不变，方向取反。
二、数与矢量的乘法（数量积）：数与矢量的乘法是将一个数与一个矢量各分量相乘。
假设有一个矢量A和一个数k，则数与矢量的乘法可以表示为：B=kA乘法满足交换律：kA=Ak乘法满足结合律：(kl)A = k(lA)三、矢量与矢量的乘法（矢量积）：矢量与矢量的乘法有两种形式，一种是叉乘（也称为矢量积或外积），另一种是点乘（也称为数量积或内积）。
1.叉乘：对于两个矢量A和B，它们的叉乘可以表示为：C=A×B矢量的叉乘满足右手法则：-若A和B的夹角θ小于180度，则C的方向垂直于A和B的平面，且由右手握住旋转方向由A转向B；-若A和B的夹角θ大于180度，则C的方向垂直于A和B的平面，且由右手握住旋转方向由B转向A；-若A和B的夹角θ等于180度，则C等于0。
2.点乘：对于两个矢量A和B，它们的点乘可以表示为：C=A•B点乘的结果是一个标量。
点乘的计算方法有两种：-一种是将两个矢量的各分量分别相乘，然后相加：C=A₁*B₁+A₂*B₂+...+An*Bn- 另一种是使用矢量的模和夹角公式：C = ，A， * ，B，* cos(θ)其中，A，表示矢量A的模，B，表示矢量B的模，θ表示A和B的夹角。
以上是矢量运算的一些基本公式，它们在物理学、工程学和计算机图形学中都有广泛的应用。
矢量的定义和加减法运算法则
A=AaA=Ad y yy z zz
矢量表示为：冒=4A + Ayay + "
在直角坐标系下的矢量表示:
矢量：冒=4,+4句+AZ（：I z
+模的计算：1冒1= M+A； + A；
令单位矢量:
a=
A Ax .
4八 &八
a* + 0,
+
a
Z
Ml Ml Ml J Ml
=cos a a + cos pay + cosEz
第1章电磁学的数学基= 础
矢量分析
—,矢量的定义和表示
矢量的基_=|— 本运算'- 法则
h
F
—
三,矢量微分元：线11 = 元，面元，体元
111 标量场的梯度
五,矢量场的散度 六■矢量场的旋度
—■矢量的定义和表示
1. 标量：只有大小，没有方向的物理量。 如：温度T、长度L等
2. 矢量：不仅有大小，而且有方向的物理量。
例: 已知^点和因点对于原点的位置矢量为刁和方,
求：通过4点和3点的直线方程。 解:
在通过力点和3点的直线上，任取
一 点G对于原点的位置矢量为c, 则：
c — a = k (b — 1)
c = (1 — k)a + kb 其中：k为任意实数。
小结:
、矢量的定义和表示 、矢量的加减法运算法则
如：重力电场强度E、磁场强度可 等
3-矢量表示
—个矢量可以表示成矢量的模与单位矢量的乘积。 矢量 表示为： A=\A\a
其中：| A |为矢量的模，表示该矢量的大小。 a为单位矢量，表示矢量的方向，其大小为1。
矢量运算法则
推论：三个非零矢量共面的条件。
vvv A(BC) 0
v vv
h BC v
A
v C
v B
在直角坐标系中：
vvv
aˆx aˆy aˆz
A (B C) ( Axaˆx Ayaˆy Azaˆz ) Bx By Bz
v v v Ax Ay Az A (B C) Bx By Bz
•面元：
v dS1
h2h3du2du3aˆu1
v dS2 h1h3du1du3aˆu2
v dS3 h1h2du1du2aˆu3
•体元： dV h1h2h3du1du2du3
电磁场与电磁波
四、标量场的梯度
1. 标量场的等值面 以温度场为例：
第1章 矢量分析
等温面
热源
可以看出：标量场的函数是单值函数，各等值面是互不 相交的。
2.矢量：不仅有大小，而且有方向的物理量。
如:力
v F
、速度
vv
、电场
v E
等
vv 矢量表示为： A | A| aˆ
其中：|
A|
为矢量的模，表示该矢量的大小。
aˆ 为单位矢量，表示矢量的方向，其大小为1。
所以：一个矢量就表示成矢量的模与单位矢量的乘积。
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
例1：在直角坐标系中， x 方向的大小为 6 的矢量如何表示？
两矢量的叉积又可表示为：
v v aˆx aˆy aˆz A B Ax Ay Az
Bx By Bz
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
（3）三重积：
三个矢量相乘有以下几种形式：
三个矢量和计算公式
三个矢量和计算公式在物理学和工程学中，矢量是一种具有大小和方向的物理量。
矢量可以用来表示力、速度、位移和其他物理量，因此在许多领域都有重要的应用。
在本文中，我们将讨论三个常见的矢量和计算公式，它们分别是位移矢量、速度矢量和加速度矢量。
位移矢量是描述物体从一个位置移动到另一个位置的矢量。
它的大小等于物体从初始位置到最终位置的距离，方向则是从初始位置指向最终位置的方向。
位移矢量通常用符号Δr表示，它的计算公式为：Δr = r2 r1。
其中，Δr表示位移矢量，r2表示物体的最终位置，r1表示物体的初始位置。
这个公式告诉我们，位移矢量的大小等于物体从初始位置到最终位置的距离，方向则是从初始位置指向最终位置的方向。
速度矢量是描述物体在单位时间内移动的距离和方向的矢量。
它的大小等于物体在单位时间内移动的距离，方向则是物体在单位时间内移动的方向。
速度矢量通常用符号v表示，它的计算公式为：v = Δr / Δt。
其中，v表示速度矢量，Δr表示位移矢量，Δt表示时间间隔。
这个公式告诉我们，速度矢量的大小等于物体在单位时间内移动的距离，方向则是物体在单位时间内移动的方向。
加速度矢量是描述物体在单位时间内速度改变的矢量。
它的大小等于物体在单位时间内速度改变的大小，方向则是速度改变的方向。
加速度矢量通常用符号a表示，它的计算公式为：a = Δv / Δt。
其中，a表示加速度矢量，Δv表示速度改变的矢量，Δt表示时间间隔。
这个公式告诉我们，加速度矢量的大小等于物体在单位时间内速度改变的大小，方向则是速度改变的方向。
这三个矢量和计算公式在物理学和工程学中有着广泛的应用。
它们可以用来描述物体的运动状态，帮助我们理解物体的运动规律。
通过计算位移矢量、速度矢量和加速度矢量，我们可以预测物体的运动轨迹，分析物体的运动规律，从而为工程设计和科学研究提供重要的参考依据。
除此之外，这三个矢量和计算公式还可以应用于许多实际场景中。
比如，在汽车行驶过程中，我们可以利用位移矢量和速度矢量来描述汽车的运动状态，通过计算加速度矢量来评估汽车的加速性能。
常用矢量公式
常用矢量公式矢量是具有大小和方向的物理量，它在许多领域中都有广泛的应用，包括物理、数学、工程学和计算机科学等等。
在处理矢量运算时，使用一些常用的矢量公式可以使计算更加简便高效。
本文将介绍一些常用的矢量公式，包括向量运算、向量分解和向量积分等等。
1.向量运算(1)向量加法：对于两个矢量A和B，其加法定义为：A+B=(A_x+B_x,A_y+B_y,A_z+B_z)，其中A_x,A_y和A_z分别表示A的x、y和z分量。
(2)向量减法：对于两个矢量A和B，其减法定义为：A-B=(A_x-B_x,A_y-B_y,A_z-B_z)，其中A_x,A_y和A_z分别表示A的x、y和z分量。
(3)向量数乘：对于一个矢量A和一个标量k，其数乘定义为：kA=(kA_x,kA_y,kA_z)，其中A_x,A_y和A_z分别表示A的x、y和z分量。
2.向量分解(1) 向量的投影：对于一个矢量A和一个单位向量u，其投影的大小定义为：A_u = ，A，cosθ，其中，A，表示A的模长，θ表示A与u的夹角。
(2) 向量的分解：对于一个矢量A和一个单位向量u，其分解定义为：A = A_uu + A_⊥，其中A_uu表示A在u方向上的分量，A_⊥表示A在u方向垂直的分量。
3.向量积分(1) 线积分：对于一个曲线C和一个矢量场F，其线积分定义为：∮C F·ds = ∮C (F_xdx + F_ydy + F_zdz)，其中F_x, F_y和F_z分别表示F的x、y和z分量，ds表示曲线C上的元素位移矢量。
(2) 曲面积分：对于一个曲面S和一个矢量场F，其曲面积分定义为：∬S F·dS = ∬S (F_xdS_x + F_ydS_y + F_zdS_z)，其中F_x, F_y和F_z分别表示F的x、y和z分量，dS表示曲面S上的元素面积矢量。
(3) 体积积分：对于一个区域V和一个矢量场F，其体积积分定义为：∭V F·dV = ∭V (F_xdV_x + F_ydV_y + F_zdV_z)，其中F_x, F_y和F_z分别表示F的x、y和z分量，dV表示区域V内的元素体积矢量。
矢量运算法则
03
矢量减法
矢量减法的几何意义
• 矢量减法的几何意义 • 矢量减法表示两个矢量的头和尾相连，然后去掉第一个矢量的 尾巴 • 矢量减法的模等于两个矢量模的差 • 矢量减法的方向等于两个矢量方向的差
矢量减法的计算方法与性质
矢量减法的计算方法
• 矢量减法可以通过对应分量的相减得到 • 矢量减法的计算公式为：A - B = (A1 - B1, A2 - B2, ..., An - Bn)
矢量的方向
• 矢量的方向可以用矢量的单位向量表示 • 矢量的单位向量是矢量除以其模的结果
02
矢量加法
矢量加法的几何意义
• 矢量加法的几何意义 • 矢量加法表示两个矢量的头和尾相连 • 矢量加法的模等于两个矢量模的和 • 矢量加法的方向等于两个矢量方向的合成
矢量加法的计算方法与性质
矢量加法的计算方法
矢量减法的性质
• 矢量减法满足交换律：A - B = B - A • 矢量减法满足结合律：(A - B) - C = A - (B + C)
矢量减法的应用实例 • 矢 量 减 法 的 应 用 实 例 • 计算两个力的差力：F = F1 - F2 • 计算两个速度的差速度：v = v1 - v2
04
矢量运算在计算机图形学中的 应用
• 矢量运算在计算机图形学中的应用 • 计算物体的运动轨迹：s = v0t + 0.5at^2 • 计算光照和阴影：L = I * (N · L) / (N · V) • 计算物体的表面法向量：N = (A × B) / |A × B|
CREATE TOGETHER
矢量叉积的几何意义
• 矢量叉积表示两个矢量的模和角度的乘积 • 矢量叉积的结果等于两个矢量模的乘积乘以它们夹角的 余弦
常用矢量公式
常用矢量公式矢量是物理学中常常用到的工具，它能够表示一个物理量的大小和方向。
在研究物体运动、力学和电磁学等方面，常常需要使用矢量公式。
以下是一些常用的矢量公式。
1.矢量的加法：如果有两个矢量A和B，它们的和矢量C可以通过将两个矢量的对应分量相加得到：C=A+B。
2.矢量的减法：如果有两个矢量A和B，它们的差矢量C可以通过将第二个矢量的对应分量取相反数，再与第一个矢量相加得到：C=A-B。
3.矢量的数量积：两个矢量A和B的数量积可以通过将两个矢量的对应分量乘积相加得到：A·B=AxBx+AyBy+AzBz。
4.矢量的向量积：两个矢量A和B的向量积可以通过以下公式计算：C=A×B,其中C是结果矢量，Ax、Ay和Az是矢量A的分量，Bx、By和Bz是矢量B的分量。
向量积的结果是一个垂直于两个矢量的平面，并且它的大小等于两个矢量张成的平行四边形的面积。
5.矢量的标量三重积：三个矢量A、B和C的标量三重积可以通过以下公式计算：(A×B)·C,其中×表示向量积，·表示数量积。
标量三重积的结果是一个标量，它可以用来计算三个矢量张成的平行六面体的体积。
6.矢量的分解：一个矢量A可以被分解为垂直于另一个矢量B的分量和平行于矢量B的分量。
平行分量可以通过数量积来计算：A\，B=(A·B)B/，B，^2，其中\，表示平行于。
垂直分量可以通过减去平行分量得到：A⊥B=A-A\，B。
7.矢量的模长：一个矢量A的模长可以通过以下公式计算：，A，=√(Ax^2+Ay^2+Az^2)，其中Ax、Ay和Az是矢量A的分量。
8.矢量的单位矢量：一个矢量A的单位矢量可以通过以下公式计算：Ā=A/，A，其中Ā是单位矢量。
9. 矢量的投影：一个矢量A在另一个矢量B上的投影可以通过以下公式计算：Proj_A(B) = (A · Ā)Ā，其中Ā是单位矢量。
10. 矢量的夹角：两个矢量A和B之间的夹角可以通过以下公式计算：cosθ = (A · B)/(，A，B，)，其中θ是夹角。
矢量的运算法则
z
v Az
v A
根据矢量加法运算：
vv v v A Ax Ay Az
vo
Ax
x
其中：
v
v
v
Ax Axaˆx , Ay Ayaˆy , Az Azaˆz
v Ay
y
v 所以： A Axaˆx Ayaˆy Azaˆz
矢量运算法则
v
矢量： A Axaˆx Ayaˆy Azaˆz
两矢量的叉积又可表示为：
v v aˆx aˆy aˆz A B Ax Ay Az
Bx By Bz
矢量运算法则
（3）三重积：
三个矢量相乘有以下几种形式：
v vv (A B)C
矢量，标量与矢量相乘。
vvv A (B C)
标量，标量三重积。
v vv A (B C)
矢量，矢量三重积。
推论3：当两个非零矢量点积为零,则这两个矢量必正交。
•在直角坐标系中，已知三个坐标轴是相互正交的，即 aˆx aˆy 0, aˆx aˆz 0, aˆy aˆz 0 aˆx aˆx 1, aˆy aˆy 1, aˆz aˆz 1
有两矢量点积：
vv A B (Axaˆx Ayaˆy Azaˆz ) (Bxaˆx Byaˆy Bzaˆz )
矢量运算法则
在直角坐标系中，两矢量的叉积运算如下： z
vv A B (Axaˆx Ayaˆy Azaˆz ) (Bxaˆx Byaˆy Bzaˆz )
o y
x
(AyBz AzBy )aˆx (AzBx AxBz )aˆy (AxBy AyBx )aˆz
Ax Bx Ay By Az Bz •结论: 两矢量点积等于对应分量的乘积之和。
矢量的运算法则
dSR R2 sin d daR dS R sin dRda
dS RdRd a
体元：
dV R2 sin dRd d
工程电磁场
在不同旳坐标系中，梯度旳计算公式：
在直角坐标系中：
x
aˆx
y
aˆ y
z
aˆz
在柱坐标系中：
r
aˆr
r
工程电磁场
主要旳场论公式
1. 两个零恒等式
(1) () 0 任何标量场梯度旳旋度恒为零。
(2) ( F ) 0
任何矢量场旳旋度旳散度恒为零。
工程电磁场
2. 拉普拉斯算子 2 ()
在直角坐标系中：
2
2
x 2
2
y 2
2
z 2
在圆柱坐标系中：
2
1 r
(r )
r r
( )
( A) A A
(A) A A
(A B) (A)B (B )A A( B) B( A)
(A B) B A A B (A B) A B B A (B )A (A)B
球坐标系中：
F
1 R2
(R2FR ) R
1
R sin
(F sin )
1
R sin
F
正交曲线坐标系中：
F
1
Fu1h 2 h 3
( Fu2
h1h3
)
(Fu3 h1h2
)
h1h2h3 u1
u2
u3
工程电磁场
旋度公式：
F
Fz y
Fy z
aˆx
Fx z
Fz x
aˆ y
矢量的基本运算公式
矢量的基本运算公式矢量是物理学中的重要概念，它可以用来表示一种方向和大小的量。
在物理学中，我们常常需要进行矢量的基本运算，例如矢量的加法、减法、数量乘法和点积等。
本文将介绍这些基本运算的公式，并举例说明其应用。
首先，我们来看矢量的加法。
当两个矢量相加时，我们将它们的对应分量相加，得到一个新的矢量。
假设有两个矢量a和b，它们的分量分别为(a₁, a₂, a₃)和(b₁, b₂, b₃)，那么它们的和矢量c的分量为(c₁, c₂, c₃)，其中c₁ = a₁ + b₁，c₂ = a₂ + b₂，c₃ = a₃ + b₃。
这个过程可以用三维空间中的平行四边形法则来形象地表示，即以a和b为邻边构成一个平行四边形，c为对角线。
接下来是矢量的减法。
矢量的减法可以看作是加上一个负的矢量。
假设有两个矢量a和b，它们的分量分别为(a₁, a₂, a₃)和(b₁, b₂, b₃)，那么它们的差矢量c的分量为(c₁, c₂, c₃)，其中c₁ = a₁ - b₁，c₂ =a₂ - b₂，c₃ = a₃ - b₃。
同样地，我们可以利用平行四边形法则来形象地表示减法。
矢量的数量乘法是指矢量与一个标量的乘法运算。
假设有一个矢量a，它的分量为(a₁, a₂, a₃)，标量为k，那么它们的乘积矢量b的分量为(b₁, b₂, b₃)，其中b₁ = ka₁，b₂ = ka₂，b₃ = ka₃。
这意味着矢量每个分量的值都乘以同一个数k，从而改变了矢量的大小。
最后是矢量的点积。
矢量的点积是两个矢量相乘后再相加的结果。
假设有两个矢量a和b，它们的分量分别为(a₁, a₂, a₃)和(b₁, b₂, b₃)，那么它们的点积为c，即c = a₁b₁ + a₂b₂ + a₃b₃。
点积有很多重要的应用，例如计算两个矢量之间的夹角、判断矢量的正交性等。
通过上述基本运算，我们可以更好地理解和处理矢量的物理量。
例如，在力学中，我们经常需要计算合力、分解力等问题，这些问题都可以通过矢量的加法、减法和数量乘法来解决。
矢量的运算
矢量的运算矢量是物理学中一个重要的概念，它具有大小和方向的特点。
在矢量运算中，我们经常会遇到加法、减法、数量乘法和点乘等运算。
本文将对这些矢量运算进行详细介绍。
1. 矢量加法矢量加法是指将两个矢量相加得到一个新的矢量。
在矢量加法中，两个矢量的大小和方向都要考虑。
如果两个矢量的方向相同，则它们的大小相加；如果方向相反，则它们的大小相减。
矢量加法可以用几何方法和代数方法进行计算。
几何方法中，我们可以将两个矢量的起点放在同一个点上，然后将它们的终点相连，所得的矢量就是它们的和矢量。
代数方法中，我们可以将矢量表示为坐标形式，然后将两个矢量的坐标分量相加得到和矢量的坐标分量。
2. 矢量减法矢量减法是指将一个矢量减去另一个矢量得到一个新的矢量。
在矢量减法中，我们要先确定两个矢量的方向，然后将它们的大小相减。
几何方法和代数方法也可以用于计算矢量减法。
几何方法中，我们可以将两个矢量的起点放在同一个点上，然后将第二个矢量的终点与第一个矢量的起点相连，所得的矢量就是它们的差矢量。
代数方法中，我们可以将矢量表示为坐标形式，然后将两个矢量的坐标分量相减得到差矢量的坐标分量。
3. 数量乘法数量乘法是指将一个矢量乘以一个实数得到一个新的矢量。
在数量乘法中，矢量的方向不变，只有大小发生改变。
当实数大于1时，矢量的大小会增加；当实数在0和1之间时，矢量的大小会减小；当实数小于0时，矢量的方向会反向。
数量乘法可以用几何方法和代数方法进行计算。
几何方法中，我们可以将矢量的起点放在原点上，然后将矢量的终点与实数乘积的点相连，所得的矢量就是它们的乘积矢量。
代数方法中，我们可以将矢量表示为坐标形式，然后将矢量的坐标分量与实数相乘得到乘积矢量的坐标分量。
4. 点乘点乘是指将两个矢量的对应分量相乘，并将结果相加得到一个标量。
点乘的结果是两个矢量之间的夹角的余弦值乘以两个矢量的大小的乘积。
点乘可以用几何方法和代数方法进行计算。
几何方法中，我们可以将两个矢量的起点放在同一个点上，然后将它们的终点相连，并计算夹角的余弦值乘以两个矢量的大小的乘积。
矢量运算公式大全
矢量运算公式大全一、矢量加法。
1. 平行四边形法则。
- 对于两个矢量→A和→B，以这两个矢量为邻边作平行四边形，那么它们的合矢量→C=→A+→B就是平行四边形的对角线（以→A和→B的起点为共同起点的那条对角线）。
- 设→A=(A_x,A_y)，→B=(B_x,B_y)，则→C=→A+→B=(A_x + B_x,A_y +B_y)（在直角坐标系下）。
2. 三角形法则。
- 把两个矢量首尾相接，从第一个矢量的起点指向第二个矢量的终点的矢量就是这两个矢量的和矢量。
即→C=→A+→B，先画→A，再从→A的终点开始画→B，→C就是从→A的起点指向→B的终点的矢量。
- 在空间直角坐标系中，如果→A=(A_x,A_y,A_z)，→B=(B_x,B_y,B_z)，那么→C=→A+→B=(A_x + B_x,A_y + B_y,A_z + B_z)。
二、矢量减法。
1. 定义。
- 矢量减法是矢量加法的逆运算，→A-→B=→A+(-→B)，其中-→B是→B的反矢量，其大小与→B相同，方向相反。
2. 三角形法则。
- 同样可以用三角形法则来计算矢量减法。
把→A和-→B首尾相接，从-→B 的起点指向→A的终点的矢量就是→A-→B。
- 在直角坐标系下，如果→A=(A_x,A_y,A_z)，→B=(B_x,B_y,B_z)，则→A-→B=(A_x - B_x,A_y - B_y,A_z - B_z)。
三、矢量的数乘。
1. 定义。
- 设→A是一个矢量，k是一个实数（标量），则k→A是一个矢量，其大小| k→A|=| k||→A|。
- 当k>0时，k→A与→A方向相同；当k < 0时，k→A与→A方向相反；当k = 0时，k→A=→0。
2. 在直角坐标系中的表示。
- 如果→A=(A_x,A_y,A_z)，那么k→A=(kA_x,kA_y,kA_z)。
四、矢量的点积（数量积）1. 定义。
- 对于两个矢量→A和→B，它们的点积→A·→B=|→A||→B|cosθ，其中θ是→A和→B之间的夹角(0≤slantθ≤slantπ)。
矢量计算
如图I-1，a×b是a和b垂直的矢量，其数值等于absinφ,即等于由a和b构成的平行四边形的面积。
但ccosθ等于图中所示的平行六面体的高，因此c∙(a×b)等于由这三个矢量构成的平行六面体的体积。
同理a∙(b×c)和b∙(c×a)都等于同一个体积。
又因为a×b = − b×a，所以c∙(b×a) = − c∙(a×b)。
总括起来，混合积有如下性质：（I.1）上式表明，把三个矢量按循环次序轮换，其积不变；若只把两矢量对调，其积差一负号。
（2）三矢量的矢积a×b是与a和b都垂直的一个矢量d，而c×d是与d垂直的一个矢量f，因此f必在a和b构成的平面上，即可表为a和b的线性组合。
用矢积的分量表示可以直接算出结果。
令先算f的x分量f1：同样可算出f2和f3，结果是（I.2）把c和(a×b)对调，矢积差一负号，由上式得（I.3）由公式和可得规则：把括号外的矢量与括号内较远的矢量点乘起来，所得的项为正号，另一项为符号。
2. 散度、旋度和梯度（1）矢量场f (x,y,z)的散度设闭合曲面S围着体积ΔV。
当ΔV→0时，f对S的通量与ΔV之比的极限称f为的散度（I.4）（2）矢量场f (x,y,z)的旋度设闭合曲线L围着面积ΔS。
当ΔS→0时，f对L的通量与ΔS之比的极限称f为的散度（I.5）上式可以写作，当ΔS→0时，（I.5a）（3）标量场φ(x,y,z)的梯度设沿线元dl上，标量场φ(x,y,z)的数值改变dφ.dφ/dl称为φ(x,y,z)的梯度沿dl方向的分量（I.6）上式可以写作，（I.6a）（4）积分变换式由上述定义可得积分变换式（I.7）式中S为区域V的界面。
（I.8）式中L为S的边界线。
（5）直角坐标系中散度、旋度和梯度的表示式（I.9）（I.10）（I.11）式中ex,ey,ez是直角坐标系的三个单位矢量（6）▽算符在直角坐标系中▽算符定义为（I.12）利用▽算符，可以把散度、旋度和梯度表为（I.13）在式中与另一矢量的标积和矢积形式上按一般矢量的标积和矢积运算。
矢量的运算法则和公式
矢量的运算法则和公式在我们的物理世界中，矢量可是个相当重要的角色！就像我们在生活中要遵循各种规则一样，矢量也有它自己的运算法则和公式。
先来说说矢量的加法。
想象一下，你在操场上跑步，先向东跑了 5 米，然后又向北跑了 3 米。
那你最终的位置怎么算呢？这时候就用到矢量加法啦！把这两个位移矢量首尾相连，从起点到终点的矢量就是合矢量。
这就好比你从家出发，先去超市买了零食，又去书店买了书，最后你走的总路程可不是简单地把距离相加，而是要考虑方向的。
再说说矢量的减法。
比如说，有一个力矢量 F1 作用在物体上，然后又有一个力矢量 F2 作用在同一物体上，要想知道 F1 减去 F2 的结果，其实就是 F1 加上（-F2）。
这就像你原本有 10 块钱零花钱，花了 5 块，其实就相当于你的钱数加上了 -5 块。
说到矢量的乘法，就不得不提到点乘和叉乘。
点乘的结果是一个标量，比如一个力矢量 F 和一个位移矢量 s 的点乘，就等于力在位移方向上做的功。
就像你推一个箱子，用的力和箱子移动的距离相乘，就能知道你做了多少功。
叉乘的结果可是个矢量哦！比如磁场中的洛伦兹力 F = qv×B，这个叉乘就决定了力的方向。
记得有一次我在实验室里观察带电粒子在磁场中的运动，那轨迹真是神奇极了！正是因为矢量的叉乘法则，我们才能准确地预测粒子的运动方向。
还有矢量的数乘，这个比较简单，就是给矢量乘以一个常数，矢量的方向不变，大小改变。
就好像你跑步的速度乘以时间，就能得到你跑的路程。
在解决实际问题的时候，这些矢量的运算法则和公式可太有用啦！有一次学校组织户外探险，我们要通过地图和指南针找到目的地。
地图上给出的方向和距离就是矢量，运用矢量的加法，我们就能准确算出从当前位置到目的地的路线。
总之，矢量的运算法则和公式就像是我们探索物理世界的秘密武器，让我们能够更清晰地理解和描述各种物理现象。
不管是小小的位移，还是强大的力场，都能在矢量的世界里被准确地计算和表达。
矢量计算
F Fxi Fy j Fz k
F
x
dx
F
y
dy
F
z
dz
i
x
2012/10/22
C A B ( Ax Bx )i ( Ay By ) j
3
C ( Ax Bx ) ( Ay B y )
2
2
y
B
C
tg
Ay B y Ax B x
A
r
O 在三维坐标中引入三个单位矢量; i , j , k .
m，T，t，E能，A功。。。。。 2、矢量的加法;
C
平行四边形法则或三角形法则 A C A B 交换率： A B B A C 结合率： A ( B C ) ( A B) C
2012/10/22
B
x
A Ax i Ay j Az k r xi yj zk
y
j
i , j, k ,
是三个常矢量，（大小，
z
k
i
x
方向都不变。）
2012/10/22
矢量的乘法； 三种 1）标量（或常数）乘矢量
b kA.,...k 0 k 0
矢量计算矢量矢量运算矢量计算公式一方通行矢量图向量计算平行四边形定则矩阵arcgis计算矢量面积
矢量（vector)
1、矢量和标量
矢量; 大小, 方向, 按平行四边形法则或三角形法则合成
1
f , r , r , v, a, E, B,.........
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例2 反向
a 0 单位矢量（大小为1，方向沿A方向） 2）标积（点积、内积） A
p mv 单位矢量 A Aa 0
A B AB cos
例1，功
2015/3/4
A FS cos F S
例2，
2 A A A
1 1 2 mv m v v 2 2
矢量（vector)
1、矢量和标量
矢量; 大小, 方向, 按平行四边形法则或三角形法则合成
1
f , r , r , v, a, E, B,.........
标量；一个数 + 单位
m，T，t，E能，A功。。。。。 2、矢量的加法;
平行四边形法则或三角形法则
C
A C A B 交换率： A B B A C 结合率： A ( B C ) ( A B) C
A
y
r
x
A Ax i Ay j Az k r xi yj zk
j
k
z i , j , k , 是三个常矢量，（大小，
方向都不变。）
2015/3/4
i
x
矢量的乘法； 三种 1）标量（或常数）乘矢量
4A B Ax Bx j Ay By k Az Bz
可证 i i 0
i j k
矢量积有如下性质 1） 2） 3） 4）
2015/3/4
A B B A
A A 0
A ( B C ) A B A C
A ( B C ) B( A C ) C ( A B )
矢量微分
dr 如 r x(t )i y(t ) j z(t )k dt
dr dx dy dz i j k dt dt dt dt
dr dxi dyj dzk
矢量积分
F dr
F Fxi Fy j Fz k
F dr Fx dx Fy dy Fz dz
C
B
5
3）矢积（叉乘、外积）
A B C
大小 方向
C AB sin
按右手螺旋法则
0 时
S
A
B
例4, 平行四边形面积
S A B
A
C
平行六面体的体积
V ( A B) C
B
A
2015/3/4
B
2015/3/4
3、矢量的减法
B
B
B
j
2
C A B A ( B)
解析法
C
A
A Ax i Ay j B Bx i B y j
y
A Ay
Ax
x
C
C A B ( Ax Bx )i ( Ay By ) j
2015/3/4
i
C A B ( Ax Bx )i ( Ay By ) j y 2 2 C ( Ax Bx ) ( Ay B y ) B
O 在三维坐标中引入三个单位矢量; i , j , k .
3
C
tg
Ay B y Ax B x