在学习线性代数或向量运算时,很多人都会遇到一个问题:如何判断两个向量是否平行?或者说,当我们知道两个向量的方向相同(即它们指向同一方向),但大小不同时,我们又该如何计算出其中任意一个向量中各分量的系数呢?
这个时候,就需要用到“向量平行公式”了。它是一种非常实用的数学工具,可以帮助我们解这类问题。
首先,让我们来回顾一下什么是平行的概念。在几何学中,两条直线如果始终保持相等距离,不会交汇,那么它们就是平行的。这一点同样适用于三维空间中的向量。当两个三维空间中的向量具有相同的方向,并且其中一个是另一个的扩大版(即有相同比例关系)时,我们就可以称它们为平行。
接下来,让我带你走进“我的数学小秘诀”的世界。
向量平行公式
当你面对这样一个问题:给定两个三维空间中的单位矢量 u 和 v,其中 v 是 u 的 k 倍,你想找到 k 的值怎么办?这时候,就可以使用“与之含义相近”的词——比例关系。如果设 a、b 为这些单位矢量的一些具体形式,比如:
u = (2, 3, 4)
v = (6k, 9k, 12k)
根据定义,这里的 k 就代表了 v 相对于 u 的放大倍率,即:
[ \frac{v}{u} = \frac{(6k, 9k, 12k)}{(2, 3, 4)} ]
通过这样的操作,我们就能找到了和原来的坐标系统成比例关系的一个新的坐标系。这种换算方法,就是所谓的"变换",而这个过程中涉及到的都是关于变换矩阵的一些基本知识。而这个矩阵,它其实就是由 u 和 v 组成的一组特殊情况下的转置矩阵。
所以,对于上面的例子来说,如果要找出 k 的值,只需要将 ( \frac{v}{u} ) 计算出来,然后解出 k 即可。比如下式:
[ \begin{aligned}
\frac{v}{u} &= \frac{(6k,9k,12k)}{(2,3,k)} \
&= (\frac{6}{2},\frac{9}{3},\frac{12}{4}) \
&= (3,\sqrt{k},3)
\end{aligned} \
因为所有元素都应该是相同比,所以:
[
\begin{aligned}
&(\sqrt{k})^1 = (3)^1 \
&(\sqrt{k})^0.5 = (3)^0.5
\end {aligned}\
\
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