矢量运算法则
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。
矢量微分 规则 记忆
矢量微分规则记忆
记忆矢量微分规则可以帮助你在矢量微积分中进行计算和推导。
以下是一些常用的矢量微分规则：
1.线性性质：微分运算是线性的，即对于任意矢量场U 和V，
以及标量函数 f，有如下规则：
o d/dt (U + V) = dU/dt + dV/dt
o d/dt (fU) = df/dt U + f dU/dt
2.乘积法则：对于标量函数 f 和矢量场 U，有乘积法则：
o d/dt (fU) = (df/dt) U + f (dU/dt)
3.合成函数法则：对于复合函数，有链式法则（链式规则）：
o如果矢量场U 是标量函数g 的函数，而g 又是标量函数 f 的函数，则有 dU/dt = (dg/dt) (df/dg)
4.标量对矢量的偏导数：对于标量函数 f 关于矢量场 U 的偏
导数，可以分别对 U 的每个分量求偏导数：
o(∂f/∂U) = (∂f/∂x) i + (∂f/∂y) j + (∂f/∂z) k
这些规则是矢量微分中常用的规则，可以帮助你进行向量值函数的微分运算。
记忆这些规则并理解其应用场景，可以在解决问题时更加高效和准确。
需要注意的是，矢量微分规则可能会因上下文和具体问题而有所变化和扩展。
因此，在应用时根据具体问题需求灵活运用。
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：
矢量的运算
这时 r 是矢量的模，括号中的量是单位矢量。 cosα，cosβ,cosγ也称为该矢量的方向余弦。
矢量与数量相乘时，各分量也相应扩大同样的倍数。
如
F ma maxi may j mazk
9
矢量的乘法
物矢理量学的中 点用 乘到 ：的F矢• 量S的 乘FS法c还os有点乘和叉F乘。
sin
j)
其中r是该矢量的模，而括号中的 项是r方向上的单位
矢量。
r0
cos
i sin
j
在已知x及y的情况下
r x2 y2
tg y
x
例1、设矢量
r
(6i
8
j )m
写出该矢量的模和单位矢量，并用图表示该矢量。
6
Y
y r2
y2 y1
0 x2
利用矢量的解析表示法，设两矢量
dt t0
t
当上述极限存在时 r 的导数存在。对直角坐标系来说:
dr
dx
i
dy
j
dz
k
dt dt dt dt
15
如果
r rr0
问这时
d r dt
?
单位矢量表示方向，是可以随时间变化的，所以求导
时要考虑单位矢量的导数。这时：
dr dt
dr dt
r0
试证明矢量合成的平行四边形法则，即两矢量的
合矢量r的大小为：
r
r12 r22 2r1r2 cos
解： r r1 r2
两边对自身点乘
r • r (r1 r2 ) • (r1 r2 )
矢量的概念与运算法则
矢量的概念与运算法则矢量是物理学中一个重要的概念，它不仅在物理学中有着广泛的应用，也在其他学科中扮演着重要的角色。
矢量是指既有大小又有方向的物理量，它可以用箭头来表示，箭头的长度表示矢量的大小，箭头的方向表示矢量的方向。
在本文中，我们将介绍矢量的概念以及它的运算法则。
首先，让我们来了解一下矢量的概念。
矢量可以分为位移矢量、速度矢量、加速度矢量等等。
位移矢量表示物体从一个位置到另一个位置的位移，速度矢量表示物体在单位时间内所走过的位移，加速度矢量表示物体在单位时间内速度的变化。
矢量的大小可以通过数值来表示，比如位移矢量的大小可以用米来表示，速度矢量的大小可以用米每秒来表示。
矢量的方向可以用角度或者方向余弦来表示，比如位移矢量的方向可以用角度来表示，速度矢量的方向可以用方向余弦来表示。
接下来，我们将介绍矢量的运算法则。
矢量的运算包括矢量的加法、减法、乘法和除法。
矢量的加法是指将两个矢量相加得到一个新的矢量。
矢量的减法是指将一个矢量减去另一个矢量得到一个新的矢量。
矢量的乘法是指将一个矢量与一个标量相乘得到一个新的矢量。
矢量的除法是指将一个矢量除以一个标量得到一个新的矢量。
在进行矢量的加法和减法时，我们需要考虑矢量的大小和方向。
如果两个矢量的方向相同，那么它们的大小相加或相减即可得到新的矢量的大小。
如果两个矢量的方向相反，那么它们的大小相加或相减后再取相反数即可得到新的矢量的大小。
如果两个矢量的方向不同，那么我们可以将它们分解为水平和垂直方向上的分量，然后分别进行相加或相减，最后再合成为一个新的矢量。
矢量的乘法可以分为数量积和矢量积两种。
数量积是指将两个矢量相乘得到一个标量。
数量积的结果是两个矢量的大小相乘再乘以它们的夹角的余弦值。
矢量积是指将两个矢量相乘得到一个新的矢量。
矢量积的结果是两个矢量的大小相乘再乘以它们的夹角的正弦值，并且新的矢量垂直于原来的两个矢量所在的平面。
最后，让我们来看一个具体的例子来理解矢量的概念和运算法则。
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
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
关于矢量的总结
关于矢量的总结矢量，即向量，是物理学与数学中常用的概念。
它具有方向和大小，并可以用箭头来表示。
矢量在各个学科中都有广泛的应用，例如力学、物理学、工程学、计算机图形学等。
下面将对矢量的定义、性质、运算法则以及应用进行详细的总结。
一、矢量的定义与性质1. 定义：矢量是一个有向线段，它具有大小和方向。
用加粗的小写字母表示，例如 a、b。
2. 大小：矢量的大小是指矢量的长度，用绝对值表示，例如|a|。
3. 方向：矢量的方向由与其平行的无数直线所组成的集合表示。
4. 自由矢量与固定矢量：自由矢量表示一个具有大小和方向的箭头，可以平行移动而不改变其性质；固定矢量表示一个固定在空间中的点，它具有大小和方向，但不能平行移动。
5. 等于矢量：如果两个矢量的大小及方向都相等，则称它们是等于矢量，用等号表示，例如 a = b。
6. 相反矢量：如果两个矢量的大小相等，方向相反，则称它们是相反矢量，用负号表示，例如 -a。
7. 单位矢量：大小为1的矢量称为单位矢量，用小写的带一个“^”的字母表示，例如 a^。
二、矢量的运算法则1. 矢量的加法：矢量的加法满足交换律和结合律，即 a + b = b + a，(a + b) + c = a + (b + c)。
2. 矢量的减法：矢量的减法可以看作是加上相反矢量，即 a - b = a + (-b)。
3. 数量积（点积）：数量积是指两个矢量的乘积与它们夹角的余弦值的乘积，记作a·b，其结果是一个标量。
4. 向量积（叉积）：向量积是指两个矢量的乘积与它们夹角的正弦值的乘积，记作a×b，其结果是一个矢量。
5. 数量积和向量积的运算法则：数量积满足分配律和交换律，a·(b + c) = a·b + a·c，a·b = b·a；向量积不满足交换律，a×b = -b×a。
6. 混合积：混合积是指三个矢量的乘积的结果，记作(a×b)·c，其结果是一个标量，它表示一个平行六面体的体积。
矢量运算的法则-三角形法则
位移，速度，加速度，力等都是矢量，矢量的运算可不是简单的代数加减，而是满足三角形法则。
如图所示，某同学从A地到B地的位移为S1，从B地到C地的位移为S2，则总位移S--即前两段位移的和为从A指向C的有向线段AC---矢量相加的三角形法则。
若已知总位移S和第一段的位移S1,则第二段位移S2--即总位移与第一段位移S2的差为由B指向C的有向线段BC --矢量相减的三角形法则。
(减量指向被减量) 典型应用1.
解答：将力矢量F3平移至F4-F1，先将力矢量F3和F4相加，则和矢量恰为F1.如下图所示。
同理可知，力矢量F2和F5相加，则和矢量 也恰为F1.
所以这5个力的和矢量为3F,大小为30牛。
典型应用2.
如图所示，物体以速率v做匀速圆周运动，经时间t由A点运动到B点，AB之间恰为1/4圆弧。
物体在这段时间内的平均加速度多大？
解答：如下图所示，将物体在A点的速度矢量平移至B点，根据矢量相减的三角形定则可确定这段时间内的速度变化量，再根据加速的定义式可确定这段时间内的平均加速度大小。
看来，物体的速率不变时，物体仍可能具有加速度！。
三个矢量叉乘运算法则
三个矢量叉乘运算法则
a×（b×c）=b(a·c)-c（a·b），套入公式，所以r×（ω×r）=ωr^2-r(ω·r)
拉格朗日公式：a × (b × c) = b（a·c）− c（a·b）
二重向量叉乘化简公式及证明，可以简单地记成“BAC-CAB”。
这个公式在物理上简化向量运算非常有效。
需要注意的是，这个公式对微分算子不成立。
这里给出一个和梯度相关的一个情形；这是一个霍奇拉普拉斯算子的霍奇分解的特殊情形。
扩展资料
运算法则：
1、反交换律：a×b=-b×a
2、加法的分配律：a×（b+c）=a×b+a×c。
3、与标量乘法兼容：（ra）×b=a×（rb）=r（a×b）。
4、不满足结合律，但满足雅可比恒等式：a×（b×c）+b×（c×a）+c×（a×b）=0。
5、分配律，线性性和雅可比恒等式别表明：具有向量加法和叉积的R3构成了一个李代数。
6、两个非零向量a和b平行，当且仅当a×b=0。
矢量的三角形法则
矢量的三角形法则矢量是物理学中重要的概念，它是有大小和方向的量。
在矢量的运算中，三角形法则是一种常用的方法。
本文将详细介绍矢量的三角形法则及其应用。
一、矢量的概念矢量是指具有大小和方向的量，常用箭头表示。
矢量的大小用模表示，方向用箭头的指向表示。
在二维空间中，矢量可以表示为一个有序数对(x, y)，其中x和y分别表示矢量在x轴和y轴上的分量。
二、矢量的加法矢量的加法是指将两个矢量相加得到一个新的矢量。
在三角形法则中，我们可以通过将两个矢量首尾相连构成一个三角形，然后用一条从三角形的起点指向终点的矢量表示它们的和。
具体操作如下：1. 将两个矢量的起点放在同一点上；2. 用一条直线连接两个矢量的终点，构成一个三角形；3. 从两个矢量的起点引出一条线段，指向这个三角形的终点，这条线段就表示它们的和。
三、矢量的减法矢量的减法是指将一个矢量减去另一个矢量得到一个新的矢量。
在三角形法则中，我们可以通过将两个矢量的起点放在同一点上，然后用一条从被减矢量的终点指向减矢量的终点的矢量表示它们的差。
具体操作如下：1. 将两个矢量的起点放在同一点上；2. 用一条直线连接减矢量的终点和被减矢量的终点，构成一个三角形；3. 从被减矢量的起点引出一条线段，指向这个三角形的终点，这条线段就表示它们的差。
四、矢量的平行四边形法则除了三角形法则，矢量的加法还有一种常用的方法，即平行四边形法则。
在平行四边形法则中，我们可以通过将两个矢量的起点放在同一点上，然后将它们的终点连线构成一个平行四边形，用对角线表示它们的和。
具体操作如下：1. 将两个矢量的起点放在同一点上；2. 用一条直线连接两个矢量的终点，构成一个平行四边形；3. 从这个平行四边形的起点引出一条线段，指向对角线的交点，这条线段就表示它们的和。
五、矢量的三角函数在矢量的运算中，三角函数经常用于求解矢量的分量。
三角函数包括正弦函数、余弦函数和正切函数。
在三角形法则中，我们可以通过求解三角形的边长和角度来求解矢量的分量。
一维物理矢量运算的符号法则
一维物理矢量运算的符号法则
矢量运算遵循平行四边形法则，矢量既有数值大小，又要由方向才能完全确定。
它的运算并不遵循一般的代数法则，而遵循特殊的运算法则，比如平行四边形法则。
矢量之间的运算要遵循特殊的法则：
1、矢量的加法一般可用平行四边形法则。
由平行四边形法则可推广至三角形法则、多边形法则或正交分解法等。
矢量减法是矢量加法的逆运算，一个矢量减去另一个矢量，等于加上那个矢量的负矢量。
如：A-B=A+(-B)。
2、矢量的乘法。
矢量和标量的乘积仍为矢量。
矢量和矢量的乘积，可以构成新的标量，矢量间这样的乘积叫标积。
也可构成新的矢量，矢量间这样的乘积叫矢积。
这里与数学中的向量知识一致。
例如，物理学中，功、功率等的计算是采用两个矢量的标积。
如：W=F·S，P=F·v。
物理学中，力矩、洛仑兹力等的计算是采用两个矢量的矢积。
如：M=r×F。
矢量和标量的运算法则
矢量和标量的运算法则矢量和标量是物理学中常用的两个概念，它们在运算法则上有一些不同之处。
在这篇文章中，我们将全面介绍矢量和标量的运算法则，并探讨它们的指导意义。
首先，让我们先了解一下矢量和标量的定义。
矢量是有大小和方向的物理量，比如力、速度和位移等；而标量是只有大小而没有方向的物理量，比如质量、时间和温度等。
在进行矢量的运算时，我们需要注意以下几个法则。
第一，矢量的加法法则。
矢量的加法遵循平行四边形法则，即将两个矢量的起点放在一起，将它们的长度和方向相加，然后将得到的向量作为结果的长度和方向。
这个法则适用于两个或多个矢量的相加。
第二，矢量的减法法则。
矢量的减法是通过将减去的矢量取反，然后与被减矢量进行相加来实现的。
即 a - b = a + (-b)。
第三，矢量与标量的乘法法则。
矢量与标量的乘法是将矢量的模长与标量相乘。
这个法则适用于矢量的伸缩或缩放运算，例如速度的倍增或缩小。
第四，矢量的数量积法则。
这个法则定义了两个矢量之间的数量积，也叫点积。
两个矢量的数量积等于它们的模长相乘再乘以它们之间夹角的余弦值。
这个法则在计算工作和能量时非常有用。
接下来，我们来看一下标量的运算法则。
首先，标量之间的加法和减法法则与我们常规的数学运算法则相同。
也就是说，两个标量相加或相减得到的结果仍然是标量。
其次，标量与矢量之间的运算法则有一些特殊之处。
当标量乘以矢量时，结果是一个具有相同方向但模长不同的矢量。
而当标量除以矢量时，结果是一个具有相反方向但模长不同的矢量。
最后，我们来探讨矢量和标量的运算法则的指导意义。
矢量和标量的运算法则为我们提供了处理与方向相关的物理问题的有效工具。
通过正确运用这些法则，我们可以准确地描述和计算物体在空间中的运动、力的作用以及其他与方向有关的物理现象。
此外，矢量和标量的运算法则也为我们提供了解决实际问题的方法。
无论是在工程、建筑还是其他领域，这些法则都可以帮助我们分析和解决各种复杂问题，提高工作效率和准确性。
矢量的加减运算法则
矢量的加减运算法则
摘要：
1.矢量加减运算法则的定义和基本概念
2.矢量加法运算的具体方法
3.矢量减法运算的具体方法
4.矢量加减运算法则的应用举例
5.矢量加减运算法则的实际意义和重要性
正文：
一、矢量加减运算法则的定义和基本概念
矢量加减运算法则是矢量运算的基本法则之一，它是指两个或多个矢量相加或相减时，遵循一定的运算规律。
矢量加减运算法则的基本概念包括矢量、矢量相加、矢量相减等。
二、矢量加法运算的具体方法
矢量加法运算的具体方法包括以下步骤：
1.确定矢量的方向和大小。
2.将各个矢量的方向和大小进行向量相加。
3.得出总矢量的方向和大小。
三、矢量减法运算的具体方法
矢量减法运算的具体方法包括以下步骤：
1.确定矢量的方向和大小。
2.将被减矢量的方向和大小与减矢量的方向和大小进行相减。
3.得出差矢量的方向和大小。
四、矢量加减运算法则的应用举例
矢量加减运算法则在物理、数学、工程等领域都有广泛的应用。
例如，在力学中，矢量加减运算法则可以用来计算物体受到的合力，从而得出物体的加速度。
五、矢量加减运算法则的实际意义和重要性
矢量加减运算法则的实际意义和重要性在于，它为我们提供了一种计算矢量和的方法，使得我们可以更方便地处理矢量问题。
矢量点乘矢量
矢量点乘矢量
矢量是一种既有大小又有方向的量，又称为向量。
矢量点乘和叉乘运算法则：点乘，也叫向量的内积、数量积。
运算法则为向量a乘向量
b=allbcos。
叉乘，也叫向量的外积、向量积。
运算法则为向量c=向量a 乘向量b=absin。
1、点乘，也叫向量的内积、数量积。
顾名思义，求下来的结果是一个数。
向量a乘向量b=abcos。
在物理学中，已知力与位移求功，实际上就是求向量F与向量s的内积，即要用点乘。
2、叉乘，也叫向量的外积、向量积。
顾名思义，求下来的结果是一个向量，记这个向量为c。
向量c=向量a乘向量b=absin，向量c的方向与ab所在的平面垂直，且方向要用“右手法则”判断用右手的四指先表示向量a的方向，然后手指朝着手心的方向摆动到向量b的方向，大拇指所指的方向就是向量c的方向。
因此向量的外积不遵守乘法交换率，因为向量a乘向量b=向量b乘向量a在物理学中，已知力与力臂求力矩，就是向量的外积，良即叉乘。
矢量的运算法则
矢量的运算法则
矢量的运算法则是指矢量在进行加减乘除等数学运算时需要遵循的规则。
首先，矢量的加法遵循交换律和结合律，即矢量a+b=b+a，(a+b)+c=a+(b+c)，同时零矢量为加法单位元。
其次，矢量的减法可以转化为加法，即a-b=a+(-b)，其中-b为b的相反矢量。
矢量的数乘遵循分配律和结合律，即k(a+b)=ka+kb，(kl)a=k(la)，同时1为数乘单位元。
最后，矢量的点积和叉积也有各自的运算法则，如点积遵循乘法交换律和结合律，叉积满足反交换律和结合律。
这些矢量的运算法则在物理、工程、计算机图形学等领域中有广泛的应用。
- 1 -。
矢量乘法运算法则
1.2矢量的乘法运算1. 标量与矢量的乘积2. 矢量与矢量乘积(1) 标量积（点积）(2) 矢量积（叉积）3. 矢量三重积1. 标量与矢量的乘积0ˆ||00k kA k A ak k >⎧⎫⎪⎪==⎨⎬⎪⎪<⎩⎭方向不变，大小为|k |倍方向相反，大小为|k |倍A(0)kA k >(0)kA k <图示：计算：ˆˆˆx x y y z zkA kA a kA a kA a =++2. 矢量与矢量乘积(1) 标量积（点积）：||||cos A B A B θ⋅=⋅θBA两矢量的点积含义：一矢量在另一矢量方向上的投影与另一矢量模的乘积，其结果是一标量。
推论1：满足交换律推论2：满足分配律推论3：当两个非零矢量点积为零,则这两个矢量必正交。
A B B A⋅=⋅()A B C A B A C⋅+=⋅+⋅•在直角坐标系中，已知三个坐标轴是相互正交的，即ˆˆˆˆˆˆ1,1,1ˆˆˆˆˆˆ0,0,0x x y y z z x y x z y z aa aa aa aa aa aa ⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=⋅=有两矢量点积：ˆˆˆˆˆˆ()()x x y y z z x x y y z z A B A aA a A aB a B a B a ⋅=++⋅++zz y y x x B A B A B A ++=•结论: 两矢量点积等于对应分量的乘积之和。
(2) 矢量积（叉积）：ˆ||||sin n A B A B aθ⨯=⋅BAˆn aθ含义：两矢量叉积，结果得一新矢量，其大小为这两个矢量组成的平行四边形的面积，方向为该面的法线方向，且三者符合右手螺旋法则。
推论1：不服从交换律,A B B A A B B A⨯≠⨯⨯=-⨯()A B C A B A C⨯+=⨯+⨯推论2：服从分配律推论3：不服从结合律()()A B C A B C⨯⨯≠⨯⨯推论4：当两个非零矢量叉积为零，则这两个矢量必平行。
在直角坐标系中，两矢量的叉积运算如下：ˆˆˆx y z xy z x y zaa a A B A A A B B B ⨯=ˆˆˆˆˆˆ()()x x y y z z x x y y z z A B A aA a A aB a B a B a ⨯=++⨯++ˆˆˆ()()()y z z y x z x x z y x y y x z A B A B aA B A B a A B A B a =-+-+-两矢量的叉积又可表示为：xyz o例21234ˆˆˆˆˆˆ2,32ˆˆˆˆˆˆ23,325x y z x y z x y z x y z r aa a r a a a r aa a r a a a =-+=+-=-+-=++求：4123r ar br cr =++中的标量a 、b 、c 。
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电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
推论1：满足交换律
vv vv A B B A
推论2：满足分配律
v v v vv vv A(B C) A B AC
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
则： 2a b 2c 3 a 3b c 2 a 2b 3c 5
a 2 b 1 c 3
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
例3：
已知
v A 2aˆx 6aˆy 3aˆz
v B 4aˆx 3aˆy aˆz
求：确定垂直于 Av、Bv所在平面的单位矢量。
解：已知
vv A B
所得矢量垂直于
0 d
所以：grad
x
aˆx
y
aˆ y
z
aˆz
梯度也可表示： grad
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
在不同的坐标系中，梯度的计算公式：
在直角坐标系中：
x
aˆx
y
aˆ y
z
aˆz
在柱坐标系中：
r
aˆr
r
aˆ
z
aˆz
在球坐标系中：
R
aˆR
R
aˆ
R sin
aˆ
在任意正交曲线坐标系中：
h1u1
(
v A
v B)
v (C
v D)
v (A
v C)
v (B
v D)
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
在直角坐标系下的矢量表示: 三个方向的单位矢量用 aˆx , aˆy , aˆz 表示。
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 A
、Bv
所在平面。
vv
aˆn
Av Bv A B
v v aˆx aˆy aˆz A B 2 6 3 15aˆx 10aˆy 30aˆz
4 3 1
vv | A B | 152 (10)2 302 35
aˆn
1 7
(3aˆx
2aˆ y
6aˆz )
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
例4：
已知A点和B点对于原点的位置矢量为
2.减法：换成加法运算
v vvv v
D A B A (B)
逆矢量：Bv 和
v (B)
的模相等，方向相反，互为逆矢量。
v
vv
D
v
A
AD
v
v
v
B
B
B
v
v C
Bv v v
v
ABC 0
A
推论：
任意多个矢量首尾相连组成闭合多边形，其矢量和必为零。
在直角坐标系中两矢量的减法运算：
vv A B (Ax Bx )aˆx (Ay By )aˆy (Az Bz ) aˆz
求： rv4 arv1 brv2 crv3 中的标量 a、b、c。
解： 3aˆx 2aˆy 5aˆz a(2aˆx aˆy aˆz ) b(aˆx 3aˆy 2aˆz ) c(2aˆx aˆy 3aˆz ) (2a b 2c)aˆx (a 3b c)aˆy (a 2b 3c)aˆz
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
注意：
a. 在直角坐标系中，x,y,z 均为长度量，其拉梅系数均为1，
即：
h1 h2 h3 1
b. 在柱坐标系中，坐标变量为(r,, z), 其中 为角度，
其对应的线元 rdav ，可见拉梅系数为：
h1 1, h2 r, h3 1
c. 在球坐标系中，坐标变量为 (R,,) ，其中, 均为
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
3.乘法：
（1）标量与矢量的乘积：
vv kA k | A | aˆ
k 0 方向不变，大小为|k|倍
k
0
k
0
方向相反，大小为|k|倍
（2）矢量与矢量乘积分两种定义
a. 标量积（点积）： vv v v A B | A| | B | cos
v B
v
A
两矢量的点积含义： 一矢量在另一矢量方向上的投影与另一矢量模的乘积，
角度，其拉梅系数为：
h1 1, h2 R, h3 R sin
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
正交曲线坐标系：
在正交曲线坐标系中，其坐标变量 (u1,u2,u3)不一定都是 长度，其线元必然有一个修正系数，这些修正系数称为拉梅
系数，若已知其拉梅系数 h1, h2, h3，就可正确写出其线元、
面元和体元。
有两矢量点积：
vv A B (Axaˆx Ayaˆy Azaˆz ) (Bxaˆx Byaˆy Bzaˆz )
Ax Bx Ay By Az Bz •结论: 两矢量点积等于对应分量的乘积之和。
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
b.矢量积（叉积）：
aˆc
vv v v
B
A B | A | | B | sin aˆc
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？
注意：先后轮换次序。
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
v vv vv v A(BC) (A B)C
推论4：当两个非零矢量叉积为零，则这两个矢量必平行。
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
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
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。
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
2. 标量场的梯度 标量场的场函数为 (x, y, z,t)
a.方向导数： d 空间变化率，称为方向导数。
dl
d
dn 为最大的方向导数。
P1
dnv
P2
v
dl
P 0
0 d
b.梯度
定义：标量场中某点梯度的大小为该点最大的方向导数，
av
和
v b
，
求：通过A点和B点的直线方程。
解：在通过A点和B点的直线方程上，
任矢取量一为点cvC，，则对于原点的位置
cv
av
v k(b
av)
cv
(1
k)av
v kb
z av A cv C
v b
B y
x
其中：k 为任意实数。
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
三、矢量微分元：线元、面元、体元
例：
vv
F dl ,
aˆu1
h2u2
aˆu 2
h3u3
aˆu3
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
五、矢量场的散度
1. 矢线（场线）：
在矢量场中，若一条曲线上每
一点的切线方向与场矢量在该点的
+
-
方向重合，则该曲线称为矢线。
2. 通量：
定义：如果在该矢量场中取一曲面S，
通过该曲面的矢线量称为通量。
Ñ 表达式：
vv
v dS
6aˆx
y
图示法：
6aˆx
x
力的图示法：
v
F
v
FN
v
Ff
vv v F FN Ff
v G
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
二、矢量的运算法则
1.加法: 矢量加法是矢量的几何和,服从平行四边形规则。
v
v
B
C
v vv C AB
v C
v B
v A
v A
a.满足交换律：
vv vv AB B A
b.满足结合律：
S
若曲面为闭合曲面：
vv
v dS
S
电磁场与电磁波
第1章 矢量分析
vv
B dS,
dV
其中：dlv,
v dS
和
dV
称为微分元。
v
v
dS
dl
1. 直角坐标系
在直角坐标系v 中，坐标变量为(x,y,z)，如图v，做一微分体元。
线元：dlvx dxaˆx
面元： dSvx dydzaˆx
dly dyaˆy
v v dlz dzaˆz dl dxaˆx dyaˆy dzaˆz