2.5 向量混合运算

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向量加法结合律

(a+b)+c=a+(b+c)(a+b)+c=a+(b+c),图解如图:

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向量数乘的分配律:

k(a+b)=ka+kbk(a+b)=ka+kb,图解如图:

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点积的分配律:

a(b+c)=ab+aca(b+c)=a\cdot b+a\cdot c

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向量叉积分配律的几何解释:

(a+b)×c=a×b+a×c(a+b){\times}c=a\times b+a\times c

解释一:

首先引入如何画出两个向量的叉积的方法:(注意这里的c0c_0向量是单位向量)

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  1. 对于c向量,确立一个平面垂直于c{\vec{c}}
  2. 将向量投影到这个平面上
  3. 再将其进行旋转90°

Snipaste_2024-02-02_14-10-20.png可以看到(a+b)×c=a×b+a×c(a+b)\times c=a\times b+a\times c,即先在原平面进行向量的加法再进行叉乘=先进行叉乘,再在新平面中对新生成的向量进行加法

解释二:

采用有向面积的方式进行证明。有向面积,即面向量,我们也可以将其看作是n个线向量进行叠加得到的面向量。面向量,是一个有方向的平面,它的大小=它的面积,a×b  a\times b\;便是一个面向量

Snipaste_2024-02-02_14-18-15.png如图,a×ba\times b就是这个面向量,若想证明(a+b)×c=a×c+b×c(a+b)\times c=a\times c+b\times c,只需要证明两个分面向量=新生成的面向量,如图:

Snipaste_2024-02-02_14-20-37.png由于我们可以将面向量看作是向量在一个方向上的叠加,由三角形法则,可以证明
(a+b)×c=a×c+b×c(a+b)\times c=a\times c+b\times c