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代数 · 英语

向量分量:大小与方向的双向转换

把向量分量理解为有符号位移,通过两个完整例子,用直角三角形连接分量记号、长度和方向,并区分向量与点坐标。

已审核学习内容 · 视频分析 · 中文

向量表示位移,不是固定点的位置。本课用直角三角形说明分量转换:先求得a=(3√3/2,3/2),对应长度3、方向角30°;再由b=(√2,√2)反求长度2、方向角45°。计算使用互相垂直、单位尺度一致的坐标轴,分量表示有符号的坐标变化。

预备知识

  • 向量作为有向箭头的基本概念
  • 水平和垂直坐标变化的概念
  • 熟悉从参考方向测量角度
  • 向量作为有向量的基本概念
  • 直角三角形和垂直方向
  • 特殊角 30∘30^\circ 三角形边比或入门三角学
  • 坐标平面词汇,如原点、x 方向和 y 方向
  • 笛卡尔平面中的有序对
  • 基本直角三角形几何
  • 勾股定理
  • 度数角度量

章节

0:00大小和方向回顾0:33引入分量0:54绘制 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y1:20从分量重建向量1:36分量记号 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)1:46给定向量、大小和角度1:56分量的直角三角形设置2:11求垂直分量2:21求水平分量2:31将向量写成分量形式2:41分量与点坐标3:16x 的变化和 y 的变化3:32现有示例和设置3:33通过分量定义 b⃗\vec{b}3:46由其分量绘制向量4:19使用勾股定理求模4:40找到 45∘45^\circ 方向5:03等效向量表示

学习解说文稿

依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。

片段以虚线水平参考线上方的单个标记为 a⃗\vec{a} 的橙色向量箭头开始。下方写着 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3,并且角度弧标记为 30∘30^\circ。旁白提醒观众,向量可以通过两个要素完全指定:大小和方向。

讲师专注于记号 ∥a⃗∥\|\vec{a}\|,解释说双竖线表示大小,视觉上将其比作加倍的绝对值符号。数字 3 给出了向量的长度,而 30∘30^\circ 角给出了其方向,从描述为正东的水平方向逆时针测量。

课程随后转向同一向量的不同表示。讲师宣布向量也可以使用分量来定义,而不是通过长度和角度描述。

为了几何地构建这个想法,讲师识别了 a⃗\vec{a} 的尾部和头部,并询问从尾部移动到头部时坐标会发生什么。首先绘制一条红色水平线段;这代表 x 坐标的变化并标记为 Δx\Delta x。

接下来,从水平线段的末端向上绘制一条紫色垂直线段至向量尖端。这代表 y 坐标的变化并标记为 Δy\Delta y。连同原始橙色箭头,这两条线段形成一个直角三角形,其斜边是 a⃗\vec{a}。

讲师随后解释为什么这两个量足以确定向量:从尾部开始,水平移动 Δx\Delta x,然后垂直移动 Δy\Delta y,你就到达了头部。因此,变化的有序对编码了与原始箭头相同的位移。

最后,几何分解转化为标准记号。在“分量”标题 下,讲师写下 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y),声明第一个条目是水平分量,第二个条目是垂直分量。

第一个数值例子沿用已经画出的向量:长度为3,方向是从正水平方向逆时针转30°。水平分量与竖直分量对应直角三角形的两条直角边。

下一步是几何识别。因为红色线段沿水平方向延伸,紫色线段沿竖直方向延伸,这三条线段形成一个直角三角形,其斜边是向量本身。讲师明确称其为直角三角形,并说现在可以使用早期课程中的一些几何或三角学。这建立了核心方法:将向量信息转换为直角三角形的边长。

第一个计算量是垂直分量。讲师专注于对着 30∘30^\circ 角的边,并陈述特殊直角三角形事实,即该边等于斜边的一半。因为斜边是 ∥a⃗∥=3\|\vec a\|=3,所以对着的边是 12⋅3=32\frac12\cdot 3=\frac32。在黑板上,紫色标签补全为 Δy=32\Delta y=\frac32。这直接从 30∘ ⁣−60∘ ⁣−90∘30^\circ\!-60^\circ\!-90^\circ 关系给出了向量的垂直变化。

水平分量来自同一个三角形。讲师说xx的变化是刚刚找到的较短直角边的 3\sqrt3 倍。代入 Δy=32\Delta y=\frac32 得到 Δx=3⋅32=332\Delta x=\sqrt3\cdot\frac32=\frac{3\sqrt3}{2}。黑板上的红色标签补全为 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt3}{2}。因此,对应向量的两个相互垂直方向的位移都已精确确定。

然后将这些数值结果转移回向量记号中。顶部的空白模板被填写为 a⃗=(332,32)\vec a=\left(\frac{3\sqrt3}{2},\frac32\right)。讲师将第一个条目描述为xx分量,第二个描述为yy分量。这一步在教学上很重要,因为它将几何三角形图像与同一向量的代数有序对表示联系起来。

获得该对后,课程暂停以防止常见的误读。讲师承认 (332,32)\left(\frac{3\sqrt3}{2},\frac32\right) 看起来像坐标平面中点的坐标,但说在向量语境中解释并不完全一样。如果向量的尾部放在原点,那么它的头部确实会位于这些坐标处;然而,这是一种特殊放置,而不是记号的一般含义。

原因是平移不变性。讲师陈述向量不是由其尾部的位置定义的:同一个向量可以在平面中移到任何地方并保持为同一个向量,因为其大小和方向未改变。因此,有序对应该理解为位移数据,而不是固定位置标签。

两个分量分别表示x、y的变化,因此把整个箭头平移并不会改变分量。接着通过另一个例子继续说明。

先前的示例仍保留在黑板上,接着引入另一向量:a⃗=(332,32)\vec{a}=(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}),带有一个 30° 直角三角形和 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3。这种视觉背景表明课程是关于在分量形式和向量的几何属性之间进行转换。

通过口头和符号引入一个新向量:b⃗\vec{b} 的 x 分量为 2\sqrt{2},y 分量为 2\sqrt{2},因此黑板写下 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})。这里的数学要点是,平面向量可以直接由坐标变化的有序对指定。

为了从几何上看到这意味着什么,演示者从选定的尾部点开始。首先画出长度为 2\sqrt{2} 的水平位移并标记为 Δx=2\Delta x=\sqrt{2}。然后画出长度为 2\sqrt{2} 的垂直位移并标记为 Δy=2\Delta y=\sqrt{2}。连接原始尾部到最终端点产生向量本身,作为直角三角形的斜边。

一旦直角三角形就位,即可用勾股定理求模。由于直角边是 2\sqrt{2} 和 2\sqrt{2},计算是 ∥b⃗∥=(2)2+(2)2=2+2=2\|\vec{b}\|=\sqrt{(\sqrt{2})^2+(\sqrt{2})^2}=\sqrt{2+2}=2。黑板记录结果为 ∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2,斜边标记为 2。

然后从同一个三角形读取方向。因为水平和垂直直角边相等并以直角相交,三角形是等腰直角三角形。因此其两个锐角相等,且每个必须是 45∘45^\circ。尾部的角度标记为 45∘45^\circ,说话者将方向描述为正东逆时针 45∘45^\circ。

片段通过比较同向量的两种描述来结束。分量形式 (2,2)(\sqrt{2},\sqrt{2}) 和模-方向形式 22 在 45∘45^\circ 被呈现为等效表示,暗示可以使用直角三角形几何在它们之间来回转换。

知识卡片

01

向量

向量可以通过给出其长度和方向来完全指定。在屏幕上的示例中,长度为 33,方向为从水平参考方向逆时针 30∘30^\circ。 这种描述用于非零自由向量;零向量没有唯一方向角。

∥a⃗∥=3,θ=30∘\|\vec{a}\| = 3,\quad \theta = 30^\circ
02

$\|\vec{a}\|$ 的含义

双竖线记号表示向量的大小。讲师明确将其比作双绝对值,并用它来陈述向量的长度为 3 个单位。

∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3
03

作为尾部到头部变化的分量

水平分量是从向量尾部到头部的 x 变化,垂直分量是 y 变化。几何上,这些是直角三角形的直角边,其斜边是原始向量。

Δx, Δy\Delta x,\ \Delta y
04

从 $\Delta x$ 和 $\Delta y$ 重建向量

如果你从尾部开始,水平移动 Δx\Delta x,然后垂直移动 Δy\Delta y,你就到达了头部。因此,分量变化对唯一地确定了相对于其尾部的向量。

05

分量记号

一旦识别出水平和垂直变化,向量就被写为有序对,x 变化在前,y 变化在后。

a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)
06

向量分量是变化,不是位置

平面向量可以写作 a⃗=(Δx,Δy)\vec a=(\Delta x,\Delta y)。条目记录了向量从尾部到头部水平和垂直移动的距离。它们在视觉上类似于点坐标,但其含义是位移而不是平面中的固定位置。

a⃗=(Δx,Δy)\vec a=(\Delta x,\Delta y)
07

大小在分量分解中给出斜边

当向量分解为水平和垂直部分时,向量本身是直角三角形的斜边。在这个例子中,给定的大小 ∥a⃗∥=3\|\vec a\|=3 因此是用于计算分量直角边的斜边长度。

∥a⃗∥=3\|\vec a\|=3
08

水平和垂直部分形成直角三角形

因为一个分量方向是水平的,另一个是垂直的,所以两个分量线段互相垂直。它们与向量一起形成直角三角形,这允许几何或三角学恢复缺失的边长。

09

对着 $30^\circ$ 的边等于斜边的一半

在有一个 30∘30^\circ 角的直角三角形中,对着该角的直角边是斜边的一半。将此应用于示例给出垂直分量 Δy=12⋅3=32\Delta y=\frac12\cdot 3=\frac32。

Δy=12∥a⃗∥=32\Delta y=\frac12\|\vec a\|=\frac32
10

$30^\circ\!-60^\circ\!-90^\circ$ 三角形中的邻接直角边

一旦知道较短直角边,邻接 30∘30^\circ 角的较长直角边就是其 3\sqrt3 倍。因此水平分量是 Δx=3⋅32=332\Delta x=\sqrt3\cdot\frac32=\frac{3\sqrt3}{2}。

Δx=3 Δy=332\Delta x=\sqrt3\,\Delta y=\frac{3\sqrt3}{2}
11

演算示例的分量形式

将计算出的水平和垂直变化代入向量记号,得到原始向量的精确分量形式。

a⃗=(332,32)\vec a=\left(\frac{3\sqrt3}{2},\frac32\right)
12

为什么该对不仅仅是点坐标

有序对 (332,32)\left(\frac{3\sqrt3}{2},\frac32\right) 仅当向量的尾部放在原点时才是头部坐标。一般来说,向量记号描述位移,同一个向量可以平移到任何地方而不改变其分量。

13

向量具有平移不变性

向量由大小和方向决定,而不是由其尾部所在的位置决定。将整个箭头移到新的起点会产生相同的向量,这就是为什么分量最好理解为变化 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y。

14

2维向量的分量形式

平面中的向量可以写成有序对,给出其水平和垂直变化。在片段中,新示例是 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2}),其中第一个条目是 Δx\Delta x,第二个是 Δy\Delta y。较早的示例 a⃗=(332,32)\vec{a}=(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}) 留在屏幕上作为平行说明。

b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})
15

由其分量绘制向量

从尾部点开始,水平移动 x 分量,垂直移动 y 分量。这两个垂直位移形成直角三角形的直角边,向量是从原始尾部到最终点的斜线段。对于 b⃗\vec{b},两条直角边长度都为 2\sqrt{2}。

16

使用勾股定理由分量求模

因为分量创建一个以向量为斜边的直角三角形,模由分量平方和求得。这里 ∥b⃗∥=(2)2+(2)2=4=2\|\vec{b}\|=\sqrt{(\sqrt{2})^2+(\sqrt{2})^2}=\sqrt{4}=2。黑板写下 ∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2。

∥b⃗∥=(Δx)2+(Δy)2\|\vec{b}\|=\sqrt{(\Delta x)^2+(\Delta y)^2}
17

当分量相等时的方向角

如果水平和垂直直角边相等且垂直,三角形是等腰直角三角形。因此其锐角相等,所以每个都是 45∘45^\circ。向量 b⃗\vec{b} 指向从正东,即从正 x 轴逆时针 45∘45^\circ。 本例两个分量均为正,方向角结论对应这个象限。

45∘45^\circ
18

分量和模-方向是等效描述

片段的结论思想是同一直向量既可以由其分量 (Δx,Δy)(\Delta x,\Delta y) 表示,也可以由其模和方向角表示。对于这个示例,(2,2)(\sqrt{2},\sqrt{2}) 等同于模 22 和方向正东逆时针 45∘45^\circ。

详细学习笔记

按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。

符号定义 · 21

\vec{a}

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    手写标签 a⃗\vec{a} 出现在表示该向量的橙色箭头上方。

  2. 声音
    观察依据

    一个二维向量,由带有尾部和头部的箭头表示。

符号

\vec{a}

含义

一个二维向量,由带有尾部和头部的箭头表示。

适用范围

平面中的几何向量;片段中未明确说明坐标域。

\|\vec{a}\|

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    表达式 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3 写在向量图下方。

  2. 声音
    观察依据

    向量 a⃗\vec{a} 的大小或长度。

符号

\|\vec{a}\|

含义

向量 a⃗\vec{a} 的大小或长度。

适用范围

与向量长度相关的非负标量。

30^\circ

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    在水平虚线参考线和橙色向量箭头之间画了一个标记为 30∘30^\circ 的角度弧。

  2. 声音
    观察依据

    从正水平参考方向逆时针测量的 a⃗\vec{a} 的方向角。

符号

30^\circ

含义

从正水平参考方向逆时针测量的 a⃗\vec{a} 的方向角。

适用范围

以度为单位的角度测量。

\Delta x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    标签 Δx\Delta x 写在红色水平线段下方。

  2. 声音
    观察依据

    a⃗\vec{a} 的水平分量,即从尾部到头部的 x 坐标变化。

符号

\Delta x

含义

a⃗\vec{a} 的水平分量,即从尾部到头部的 x 坐标变化。

适用范围

沿水平轴的标量位移。

\Delta y

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    标签 Δy\Delta y 写在紫色垂直线段旁边。

  2. 声音
    观察依据

    a⃗\vec{a} 的垂直分量,即从尾部到头部的 y 坐标变化。

符号

\Delta y

含义

a⃗\vec{a} 的垂直分量,即从尾部到头部的 y 坐标变化。

适用范围

沿垂直轴的标量位移。

(\Delta x, \Delta y)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    最终的手写记号为 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)。

  2. 声音
    观察依据

    给出 a⃗\vec{a} 水平和垂直分量的有序对。

符号

(\Delta x, \Delta y)

含义

给出 a⃗\vec{a} 水平和垂直分量的有序对。

适用范围

平面向量的分量表示。

\vec{a}

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    向量写作 a⃗\vec{a},位于橙色箭头旁,并出现在分量记号 a⃗=( , )\vec{a}=(\ ,\ ) 中。

  2. 声音
    观察依据

    用于确定其水平和垂直分量的大小和方向的向量。

符号

\vec{a}

含义

用于确定其水平和垂直分量的大小和方向的向量。

适用范围

由尾部和头部组成的二维向量,用箭头表示。

\|\vec{a}\|

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    左下角写着 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3。

  2. 声音
    观察依据

    向量 a⃗\vec{a} 的大小或长度。

符号

\|\vec{a}\|

含义

向量 a⃗\vec{a} 的大小或长度。

适用范围

非负实数;在此例中等于 33。

\Delta x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    直角三角形的红色水平边标记为 Δx\Delta x,后来补全为 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

  2. 声音
    观察依据

    向量的水平位移,即 x 分量。

符号

\Delta x

含义

向量的水平位移,即 x 分量。

适用范围

实数;在此例中 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

\Delta y

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    直角三角形的紫色垂直边标记为 Δy\Delta y,后来补全为 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}。

  2. 声音
    观察依据

    向量的垂直位移,即 y 分量。

符号

\Delta y

含义

向量的垂直位移,即 y 分量。

适用范围

实数;在此例中 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}。

30^\circ

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    水平红色边与橙色向量之间的角度标记为 30∘30^\circ。

  2. 声音
    观察依据

    在所画的直角三角形中,向量 a⃗\vec{a} 与正水平方向之间的夹角。

符号

30^\circ

含义

在所画的直角三角形中,向量 a⃗\vec{a} 与正水平方向之间的夹角。

适用范围

以度为单位的角度测量值。

\vec{a}=(\Delta x,\Delta y)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    顶行开始写作 a⃗=( , )\vec{a}=(\ ,\ ),随后填写为 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

  2. 声音
    观察依据

    向量的分量记号,其中有序对记录水平和垂直变化,而不是固定点的位置。

符号

\vec{a}=(\Delta x,\Delta y)

含义

向量的分量记号,其中有序对记录水平和垂直变化,而不是固定点的位置。

适用范围

二维向量记号。

知识点 · 15

通过大小和方向指定向量

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    片段回顾了一个向量由两个信息确定:其长度和方向。在示例中,长度数值给定为 3,方向由相对于水平参考线的 30∘30^\circ 角给出。

  2. 公式
    观察依据

    黑板上显示 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3 以及向量的 30∘30^\circ 角度标记。

定义
解释

片段回顾了一个向量由两个信息确定:其长度和方向。在示例中,长度数值给定为 3,方向由相对于水平参考线的 30∘30^\circ 角给出。

公式
∥a⃗∥=3,方向 =30∘\|\vec{a}\| = 3\text{,方向 }= 30^\circ
适用条件
  1. 适用于屏幕上显示的向量示例。

  2. 方向是从口头描述为正东的正水平参考方向逆时针测量的。

  3. 编辑补充:长度与三角形计算使用标准欧氏坐标系,坐标轴互相垂直且单位尺度一致。一般分量是有符号位移,本例第一象限的两条直角边对应正分量。长度和方向用于确定非零自由向量;零向量没有唯一方向角。

∥a⃗∥\|\vec{a}\| 的含义

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    双竖线记号表示向量的大小。演讲者明确将其比作双绝对值,并用它来陈述向量的长度为 3 个单位。

  2. 公式
    观察依据

    记号 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3 可见并在解释过程中被下划线标出。

定义
解释

双竖线记号表示向量的大小。讲师明确将其比作双绝对值,并用它来陈述向量的长度为 3 个单位。 这里的双竖线表示范数,不是对一个标量连续取两次绝对值。

公式
∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3
适用条件
  1. 此处用于黑板上绘制的向量 a⃗\vec{a}。

先修条目
  1. 通过大小和方向指定向量

向量分量作为水平和垂直变化

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    片段通过将向量从尾部到头部的运动分解为水平变化和垂直变化来引入分量。这些在几何上由直角三角形的腿表示,其斜边是原始向量。

  2. 动画
    观察依据

    首先绘制一条红色水平线段,然后添加一条紫色垂直线段向上至向量尖端,形成一个直角三角形,原向量作为斜边。

  3. 公式
    观察依据

    线段分别标记为 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y。

定义
解释

片段通过将向量从尾部到头部的运动分解为水平变化和垂直变化来引入分量。这些在几何上由直角三角形的直角边表示,其斜边是原始向量。

公式
Δx = 水平变化, Δy = 竖直变化\Delta x\text{ = 水平变化, }\Delta y\text{ = 竖直变化}
适用条件
  1. 向量在具有水平和垂直方向的矩形坐标系环境中处理。

  2. 分量按照屏幕上显示的顺序从尾部读取到头部。

  3. 编辑补充:长度与三角形计算使用标准欧氏坐标系,坐标轴互相垂直且单位尺度一致。一般分量是有符号位移,本例第一象限的两条直角边对应正分量。长度和方向用于确定非零自由向量;零向量没有唯一方向角。

先修条目
  1. 通过大小和方向指定向量

向量的分量记号

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在构造水平和垂直变化之后,片段将向量的标准分量形式陈述为一个有序对,其第一个条目是 x 变化量,第二个条目是 y 变化量。

  2. 公式
    观察依据

    最终写出的表达式是 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)。

公式
解释

在构造水平和垂直变化之后,片段将向量的标准分量形式陈述为一个有序对,其第一个条目是 x 变化量,第二个条目是 y 变化量。

公式
a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)
适用条件
  1. 条目排序为水平分量在前,垂直分量在后。

先修条目
  1. 向量分量作为水平和垂直变化

向量分量作为坐标的变化

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板上写着 a⃗=( , )\vec{a}=(\ ,\ ),然后填写为 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

  2. 声音
    观察依据

    平面中的向量可以写成有序对 (Δx,Δy)(\Delta x,\Delta y)。这些条目不是固定点的坐标;它们是从向量的尾部移动到头部所需的水平和垂直变化。

定义
解释

平面中的向量可以写成有序对 (Δx,Δy)(\Delta x,\Delta y)。这些条目不是固定点的坐标;它们是从向量的尾部移动到头部所需的水平和垂直变化。

公式
a⃗=(Δx,Δy)\vec{a}=(\Delta x,\Delta y)
适用条件
  1. 适用于二维向量。

  2. 第一个条目对应水平变化 Δx\Delta x。

  3. 第二个条目对应垂直变化 Δy\Delta y。

  4. 向量可以平移而不改变这些分量值。

先修条目
  1. \vec{a}
  2. \Delta x
  3. \Delta y
  4. \vec{a}=(\Delta x,\Delta y)

示例向量的大小

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    左下角方程读作 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3。

  2. 声音
    观察依据

    大小 ∥a⃗∥\|\vec{a}\| 是向量箭头的长度。在这个演算示例中,该长度给定为 33,因此相关直角三角形的斜边长度为 33。

定义
解释

大小 ∥a⃗∥\|\vec{a}\| 是向量箭头的长度。在这个演算示例中,该长度给定为 33,因此相关直角三角形的斜边长度为 33。

公式
∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3
适用条件
  1. 用作直角三角形分解中的已知斜边长度。

  2. 大小是非负的。

先修条目
  1. \vec{a}
  2. \|\vec{a}\|

使用直角三角形分解向量

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    橙色向量构成一个三角形的斜边,其红色底边是水平的,紫色高是垂直的。

  2. 声音
    观察依据

    要从大小和方向找到向量分量,请画出从尾部到头部的水平和垂直位移。因为一条边是水平的,另一条是垂直的,所以构造是一个以向量为斜边的直角三角形。

方法
解释

要从大小和方向找到向量分量,请画出从尾部到头部的水平和垂直位移。因为一条边是水平的,另一条是垂直的,所以构造是一个以向量为斜边的直角三角形。

公式
适用条件
  1. 分量方向必须互相垂直。

  2. 向量本身作为斜边。

  3. 角度是从水平分量向向量测量的。

  4. 编辑补充:长度与三角形计算使用标准欧氏坐标系,坐标轴互相垂直且单位尺度一致。一般分量是有符号位移,本例第一象限的两条直角边对应正分量。长度和方向用于确定非零自由向量;零向量没有唯一方向角。

先修条目
  1. 向量分量作为坐标的变化
  2. 示例向量的大小
  3. 30^\circ

30度角的对边(30–60–90三角形)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在有一个 30∘30^\circ 角的直角三角形中,对着 30∘30^\circ 角的直角边等于斜边的一半。这里斜边是 33,所以对着的边是 32\frac{3}{2}。

  2. 公式
    观察依据

    垂直边补全为 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}。

公式
解释

在有一个 30∘30^\circ 角的直角三角形中,对着 30∘30^\circ 角的直角边等于斜边的一半。这里斜边是 33,所以对着的边是 32\frac{3}{2}。

公式
对边 30∘=12(斜边)\text{对边 }30^\circ=\frac{1}{2}(\text{斜边})
适用条件
  1. 三角形必须是直角三角形。

  2. 一个锐角必须是 30∘30^\circ。

  3. 所述关系特别适用于对着 30∘30^\circ 角的直角边。

先修条目
  1. 使用直角三角形分解向量
  2. 示例向量的大小
  3. 30^\circ
  4. \Delta y

30度角的邻边(30–60–90三角形)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在同一个直角三角形中,邻接 30∘30^\circ 角的直角边等于 3\sqrt{3} 倍较短的直角边。因为较短的直角边是 32\frac{3}{2},所以邻接的直角边是 3⋅32=332\sqrt{3}\cdot\frac{3}{2}=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

  2. 公式
    观察依据

    水平边补全为 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

公式
解释

在同一个直角三角形中,邻接 30∘30^\circ 角的直角边等于 3\sqrt{3} 倍较短的直角边。因为较短的直角边是 32\frac{3}{2},所以邻接的直角边是 3⋅32=332\sqrt{3}\cdot\frac{3}{2}=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

公式
邻边 30∘=3 (对边 30∘)\text{邻边 }30^\circ=\sqrt{3}\,(\text{对边 }30^\circ)
适用条件
  1. 三角形必须是有一个 30∘30^\circ 角的直角三角形。

  2. 该公式将较长的直角边与标准 30∘ ⁣−60∘ ⁣−90∘30^\circ\!-60^\circ\!-90^\circ 比例中的较短直角边联系起来。

先修条目
  1. 30度角的对边(30–60–90三角形)
  2. \Delta x

向量分量与点坐标的区别

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    向量的有序对类似于点坐标,但其含义不同。对于点,该对给出固定位置。对于向量,该对给出位移分量。只有当向量的尾部放在原点时,分量数值才与头部的坐标重合。

  2. 声音
    观察依据

    向量的有序对类似于点坐标,但其含义不同。对于点,该对给出固定位置。对于向量,该对给出位移分量。只有当向量的尾部放在原点时,分量数值才与头部的坐标重合。

  3. 声音
    观察依据

    向量的有序对类似于点坐标,但其含义不同。对于点,该对给出固定位置。对于向量,该对给出位移分量。只有当向量的尾部放在原点时,分量数值才与头部的坐标重合。

定义
解释

自由向量并不是一个点,即使起点放在原点也一样。分量表示位移;在同一坐标系中,只有当起点在原点时,分量的数值才等于终点的坐标。

公式
a⃗=(Δx,Δy)\vec{a}=(\Delta x,\Delta y)
适用条件
  1. 比较假设使用标准坐标平面。

  2. 只有将向量平移使其尾部在原点后,与头部坐标的相等性才成立。

先修条目
  1. 向量分量作为坐标的变化
  2. \vec{a}=(\Delta x,\Delta y)

2维向量的分量形式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    一个二维向量可以用其水平和垂直变化的有序对来表示。在此片段中,b⃗\vec{b} 直接由其分量定义:x 分量 2\sqrt{2} 和 y 分量 2\sqrt{2}。前面的例子 a⃗=(332,32)\vec{a}=(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}) 强化了第一个条目对应 Δx\Delta x,第二个对应 Δy\Delta y。

  2. 公式
    观察依据

    黑板写下 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})。

定义
解释

一个二维向量可以用其水平和垂直变化的有序对来表示。在此片段中,b⃗\vec{b} 直接由其分量定义:x 分量 2\sqrt{2} 和 y 分量 2\sqrt{2}。前面的例子 a⃗=(332,32)\vec{a}=(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}) 强化了第一个条目对应 Δx\Delta x,第二个对应 Δy\Delta y。

公式
b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})
适用条件
  1. 向量处于2维笛卡尔环境中。

  2. 分量按 (Δx,Δy)(\Delta x,\Delta y) 的顺序书写。

由分量构造向量

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    给定一个起始点(尾部),x 分量指示水平移动的距离,y 分量指示垂直移动的距离。绘制这两个垂直位移会产生一个直角三角形,其斜边即为向量本身。这里的构造产生了一个两条直角边都等于 2\sqrt{2} 的直角三角形。

  2. 动画
    观察依据

    画出一个点,然后画出标记为 Δx=2\Delta x=\sqrt{2} 的水平线段,接着画出标记为 Δy=2\Delta y=\sqrt{2} 的垂直线段,最后画出连接尾部到头部的斜向量。

方法
解释

给定一个起始点(尾部),x 分量指示水平移动的距离,y 分量指示垂直移动的距离。绘制这两个垂直位移会产生一个直角三角形,其斜边即为向量本身。这里的构造产生了一个两条直角边都等于 2\sqrt{2} 的直角三角形。

公式
适用条件
  1. 从选定的尾部点开始。

  2. 使用一个轴表示 Δx\Delta x,使用垂直轴表示 Δy\Delta y。

先修条目
  1. 2维向量的分量形式
定理与条件 · 4

关于对着 30 度角的直角边的断言

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在所画的直角三角形中,对着 30∘30^\circ 角的边的长度等于斜边的一半。

命题
命题

在所画的直角三角形中,对着 30∘30^\circ 角的边的长度等于斜边的一半。

前提
  1. 三角形是直角三角形。

  2. 一个锐角是 30∘30^\circ。

  3. 斜边长度已知。

量词

对于所示的特定直角三角形,更一般地,对于任何具有 30∘30^\circ 角的直角三角形。

向量具有平移不变性的断言

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    向量由其大小和方向决定,而不是由其尾部的位置决定;平移向量不会改变它是哪个向量。

命题
命题

向量由其大小和方向决定,而不是由其尾部的位置决定;平移向量不会改变它是哪个向量。

前提
  1. 讨论的对象是向量而不是固定点。

  2. 平移保持箭头的长度和方向。

量词

对于同一向量在平面中的任何放置。

应用于向量模的勾股定理

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    对于由垂直分量 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y 形成的直角三角形,向量长度满足 (Δx)2+(Δy)2=∥v⃗∥2(\Delta x)^2+(\Delta y)^2=\|\vec{v}\|^2。在此示例中,(2)2+(2)2=22(\sqrt{2})^2+(\sqrt{2})^2=2^2。

  2. 图示
    观察依据

    直角三角形,直角边为 2\sqrt{2}、2\sqrt{2},斜边标记为 2。

定理
命题

对于由垂直分量 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y 形成的直角三角形,向量长度满足 (Δx)2+(Δy)2=∥v⃗∥2(\Delta x)^2+(\Delta y)^2=\|\vec{v}\|^2。在此示例中,(2)2+(2)2=22(\sqrt{2})^2+(\sqrt{2})^2=2^2。

前提
  1. 两个分量线段互相垂直。

  2. 向量是所得直角三角形的斜边。

量词

针对此片段中显示的直角三角形构造。

等长直角边意味着 45° 锐角

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在直角三角形中,如果两条直角边长度相等,则两个锐角相等且每个都测量为 45∘45^\circ。

  2. 图示
    观察依据

    直角边标记为 Δx=2\Delta x=\sqrt{2} 和 Δy=2\Delta y=\sqrt{2};显示直角标记;尾部角度标记为 45∘45^\circ。

命题
命题

在直角三角形中,如果两条直角边长度相等,则两个锐角相等且每个都测量为 45∘45^\circ。

前提
  1. 三角形是直角的。

  2. 相邻于直角的两条直角边全等。

量词

针对由 b⃗\vec{b} 的分量构建的特定三角形。

推导与证明 · 6

从分量重建向量

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    对 (Δx,Δy)(\Delta x, \Delta y) 足以从尾部几何地重建向量。

  2. 动画
    观察依据

    光标沿着红色水平线段追踪路径,然后沿紫色垂直线段向上追踪至向量头部。

视觉说明
步骤
  1. 公式
    从起点开始: a⃗。\text{从起点开始: }\vec{a}\text{。}
    解释

    构造从向量的初始点开始。

    步骤依据

    讲师直接陈述。

    视频直接表达
  2. 公式
    移动 Δx 沿水平方向。\text{移动 }\Delta x\text{ 沿水平方向。}
    解释

    第一个位移是从尾部朝向竖直边的水平变化。

    步骤依据

    由红色线段显示并描述为 x 的变化量。

    视频直接表达
  3. 公式
    移动 Δy 沿竖直方向。\text{移动 }\Delta y\text{ 沿竖直方向。}
    解释

    第二个位移是沿紫色线段向上到达向量头部。

    步骤依据

    由紫色线段显示并描述为 y 的变化量。

    视频直接表达
  4. 公式
    终点确定向量的箭头位置: a⃗ 相对于起点。\text{终点确定向量的箭头位置: }\vec{a}\text{ 相对于起点。}
    解释

    应用两个分量位移后,得到的端点是原始向量的头部。

    步骤依据

    讲师明确陈述,且视觉上匹配追踪路径结束于箭头尖端。

    视频直接表达
结论

对 (Δx,Δy)(\Delta x, \Delta y) 足以从起点按几何方式重建向量。

垂直分量的推导

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    向量的垂直分量是 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}。

  2. 公式
    观察依据

    垂直标签变为 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}。

数值验证
步骤
  1. 公式
    ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3
    解释

    从给定的向量大小开始。

    步骤依据

    音频中直接陈述并写在黑板上。

    视频直接表达
  2. 公式
    水平边 ⊥ 竖直边\text{水平边 }\perp\text{ 竖直边}
    解释

    认识到红色边是水平的,紫色边是垂直的,因此三角形是直角的。

    步骤依据

    解说指出直角三角形中的水平边和竖直边。

    视频直接表达
  3. 公式
    Δy=12∥a⃗∥\Delta y=\frac{1}{2}\|\vec{a}\|
    解释

    应用特殊直角三角形事实,即对着 30∘30^\circ 的直角边是斜边的一半。

    步骤依据

    音频明确使用了针对 30∘30^\circ 角的几何/三角学事实。

    视频直接表达
  4. 公式
    Δy=12⋅3=32\Delta y=\frac{1}{2}\cdot 3=\frac{3}{2}
    解释

    将已知大小 33 代入关系式。

    步骤依据

    从上一步进行的算术替换。

    视频直接表达
结论

向量的垂直分量是 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}。

水平分量的推导

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    向量的水平分量是 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

  2. 公式
    观察依据

    水平标签变为 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

待核验内容
  1. 视频直接陈述了乘法关系,而没有命名完整的 1:3:21:\sqrt{3}:2 比例集合。

数值验证
步骤
  1. 公式
    Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}
    解释

    使用已找到的直角三角形的较短直角边。

    步骤依据

    前面对对着 30∘30^\circ 的边的推导结果。

    视频直接表达
  2. 公式
    Δx=3 Δy\Delta x=\sqrt{3}\,\Delta y
    解释

    将邻接 30∘30^\circ 的较长直角边与对着 30∘30^\circ 的较短直角边联系起来。

    步骤依据

    解说指出水平变化量是竖直变化量的3\sqrt{3}倍。

    视频直接表达
  3. 公式
    Δx=3⋅32=332\Delta x=\sqrt{3}\cdot\frac{3}{2}=\frac{3\sqrt{3}}{2}
    解释

    代入 Δy\Delta y 的值并简化。

    步骤依据

    从上一步直接进行的算术运算。

    视频直接表达
结论

向量的水平分量是 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

组装向量的分量形式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    向量的分量形式是 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

  2. 公式
    观察依据

    顶部表达式补全为 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

数值验证
步骤
  1. 公式
    a⃗=(Δx,Δy)\vec{a}=(\Delta x,\Delta y)
    解释

    从平面向量的一般分量记号开始。

    步骤依据

    黑板上引入的向量分量定义。

    视频直接表达
  2. 公式
    Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}
    解释

    插入计算出的水平变化。

    步骤依据

    先前从直角三角形边关系中推导得出。

    视频直接表达
  3. 公式
    Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}
    解释

    插入计算出的垂直变化。

    步骤依据

    先前从对着 30∘30^\circ 角的边推导得出。

    视频直接表达
  4. 公式
    a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)
    解释

    将两个分量值组合成有序对记号。

    步骤依据

    代入分量形式的定义。

    视频直接表达
结论

向量的分量形式是 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

由分量推导 ∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    b⃗\vec{b} 的模是 22。

  2. 公式
    观察依据

    最终书写结果 ∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2。

  3. 图示
    观察依据

    三角形直角边 2\sqrt{2} 和 2\sqrt{2},斜边 2。

严格证明
步骤
  1. 公式
    b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})
    解释

    从给定的向量分量形式开始。

    步骤依据

    音频中直接陈述并写在黑板上。

    视频直接表达
  2. 公式
    Δx=2, Δy=2\Delta x=\sqrt{2},\ \Delta y=\sqrt{2}
    解释

    将分量解释为直角三角形的水平和垂直直角边。

    步骤依据

    视觉上展示的构造方法并在口头中解释。

    视频直接表达
  3. 公式
    (Δx)2+(Δy)2=∥b⃗∥2(\Delta x)^2+(\Delta y)^2=\|\vec{b}\|^2
    解释

    对以向量为斜边的直角三角形应用勾股定理。

    步骤依据

    说话者明确引用了勾股定理。

    视频直接表达
  4. 公式
    (2)2+(2)2=∥b⃗∥2(\sqrt{2})^2+(\sqrt{2})^2=\|\vec{b}\|^2
    解释

    将分量值代入定理。

    步骤依据

    代数替换。

    依据视频推导
  5. 公式
    2+2=∥b⃗∥22+2=\|\vec{b}\|^2
    解释

    计算每个平方:(2)2=2(\sqrt{2})^2=2。

    步骤依据

    平方根的标准性质。

    依据视频推导
  6. 公式
    4=∥b⃗∥24=\|\vec{b}\|^2
    解释

    相加左边的项。

    步骤依据

    算术简化。

    依据视频推导
  7. 公式
    ∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2
    解释

    取非负平方根以获得模。

    步骤依据

    模定义为非负长度。

    依据视频推导
结论

b⃗\vec{b} 的模是 22。

方向角 45∘45^\circ 的推导

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    b⃗\vec{b} 的方向是从正东逆时针 45∘45^\circ。

  2. 图示
    观察依据

    直角标记和向量尾部的 45∘45^\circ 标签。

直观解释
步骤
  1. 公式
    Δx=Δy=2\Delta x=\Delta y=\sqrt{2}
    解释

    构造三角形的两条直角边相等。

    步骤依据

    给定的分量值。

    视频直接表达
  2. 公式
    交点处是直角\text{交点处是直角}
    解释

    水平和垂直位移垂直相交。

    步骤依据

    坐标轴互相垂直;画出了直角标记。

    视频直接表达
  3. 公式
    两个锐角相等\text{两个锐角相等}
    解释

    具有全等直角边的直角三角形是等腰的,因此其锐角匹配。

    步骤依据

    说话者陈述等边意味着等角。

    视频直接表达
  4. 公式
    45∘+45∘+90∘=180∘45^\circ+45^\circ+90^\circ=180^\circ
    解释

    使用三角形内角和来确定每个锐角。

    步骤依据

    标准三角形内角和;数值划分在音频结论中是明确的。

    依据视频推导
  5. 公式
    θ=45∘\theta=45^\circ
    解释

    尾部的角度,从正 x 轴 / 正东逆时针测量,是 b⃗\vec{b} 的方向。

    步骤依据

    图示将尾部角度标记为 45∘45^\circ;说话者命名了方向。

    视频直接表达
结论

b⃗\vec{b} 的方向是从正东逆时针 45∘45^\circ。

例题详解 · 3

示例:使用分量表示 a⃗\vec{a}

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板以 a⃗\vec{a}、∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3 和 30∘30^\circ 角度标记开始。

  2. 动画
    观察依据

    向量被分解为标记为 Δx\Delta x 的红色水平线段和标记为 Δy\Delta y 的紫色垂直线段。

  3. 公式
    观察依据

    最终写出的记号是 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)。

待核验内容
  1. 开头先建立分量表示,数值分量在同一视频后面的例题中计算。

题目

给定向量a⃗\vec{a},长度为3,方向是从正东逆时针转30∘30^\circ。怎样用另一种方式表示同一向量?

已知条件
  1. a⃗\vec{a} 绘制为平面中的箭头。

  2. ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3。

  3. 方向是从水平参考方向逆时针 30∘30^\circ。

目标

使用从尾部到头部的水平和垂直变化重写向量。

步骤
  1. 公式
    确定起点和终点: a⃗。\text{确定起点和终点: }\vec{a}\text{。}
    解释

    讲师从大小-方向语言转向尾部-头部描述。

    步骤依据

    音频中直接陈述。

    视频直接表达
  2. 公式
    画出水平变化 Δx。\text{画出水平变化 }\Delta x\text{。}
    解释

    沿水平方向从尾部向头部下方的点添加一条红色线段。

    步骤依据

    动画中可见并在屏幕上标记。

    视频直接表达
  3. 公式
    画出竖直变化 Δy。\text{画出竖直变化 }\Delta y\text{。}
    解释

    从水平线段的末端向上添加一条紫色线段至向量头部。

    步骤依据

    动画中可见并在屏幕上标记。

    视频直接表达
  4. 公式
    a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)
    解释

    然后使用两个标记的变化以分量形式写出向量。

    步骤依据

    黑板上写下的最终公式并由讲师口述。

    视频直接表达
结果

a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)

检验

讲师通过说从尾部开始应用 Δx\Delta x 然后 Δy\Delta y 可以重建相同的向量尖端,从而概念性地验证了该表示。

从大小 33 和角度 30∘30^\circ 求向量分量

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    橙色向量a⃗\vec{a}与正水平方向夹30∘30^\circ角;红色水平边标为Δx\Delta x,紫色竖直边标为Δy\Delta y。

  2. 公式
    观察依据

    黑板显示 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3,然后是 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2},Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2},最后是 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

  3. 声音
    观察依据

    视频没有执行显式检查,例如重新计算 (Δx)2+(Δy)2\sqrt{(\Delta x)^2+(\Delta y)^2};验证是通过直角三角形构造和陈述的分量定义隐含完成的。

题目

给定向量a⃗\vec{a},长度为33,与正水平方向的夹角为30∘30^\circ。求其水平和竖直分量,并将a⃗\vec{a}写成分量形式。

已知条件
  1. ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3

  2. a⃗\vec{a} 与水平方向之间的角度是 30∘30^\circ。

  3. 水平和垂直分量方向互相垂直。

目标

找到 Δx\Delta x、Δy\Delta y,并将 a⃗\vec{a} 表达为 (Δx,Δy)(\Delta x,\Delta y)。

步骤
  1. 公式
    构造直角三角形,斜边为 ∥a⃗∥=3.\text{构造直角三角形,斜边为 }\|\vec{a}\|=3.
    解释

    使用水平和垂直位移作为直角三角形的直角边。

    步骤依据

    视频指出,因为一条边是水平的,另一条是垂直的,所以图形是直角三角形。

    视频直接表达
  2. 公式
    Δy=12⋅3=32\Delta y=\frac{1}{2}\cdot 3=\frac{3}{2}
    解释

    计算对着 30∘30^\circ 角的边。

    步骤依据

    音频中陈述的特殊直角三角形事实:对着 30∘30^\circ 的边是斜边的一半。

    视频直接表达
  3. 公式
    Δx=3⋅32=332\Delta x=\sqrt{3}\cdot\frac{3}{2}=\frac{3\sqrt{3}}{2}
    解释

    计算邻接 30∘30^\circ 角的边。

    步骤依据

    音频直接将较短直角边乘以 3\sqrt{3} 得到较长直角边。

    视频直接表达
  4. 公式
    a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)
    解释

    使用计算出的水平和垂直变化将向量写成分量记号。

    步骤依据

    向量分量定义为 (Δx,Δy)(\Delta x,\Delta y)。

    视频直接表达
结果

a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

检验

视频没有执行显式检查,例如重新计算 (Δx)2+(Δy)2\sqrt{(\Delta x)^2+(\Delta y)^2};验证是通过直角三角形构造和陈述的分量定义隐含完成的。

示例:将 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2}) 转换为模-方向形式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    结果与黑板上的条目 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})、∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2 以及标记的 45∘45^\circ 角度相符。

  2. 公式
    观察依据

    黑板显示 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2}) 和 ∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2。

  3. 图示
    观察依据

    直角三角形,直角边 2\sqrt{2}、2\sqrt{2},斜边 2,角度 45∘45^\circ。

题目

向量b⃗\vec{b}的水平分量为2\sqrt{2},竖直分量为2\sqrt{2}。画出对应的向量,并求其长度与方向。

已知条件
  1. b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})

  2. Δx=2\Delta x=\sqrt{2}

  3. Δy=2\Delta y=\sqrt{2}

目标

几何地表示 b⃗\vec{b} 并计算 ∥b⃗∥\|\vec{b}\| 及其方向角。

步骤
  1. 公式
    画出向量的起点。画出向量的起点。
    解释

    通过选择向量的起始点开始几何表示。

    步骤依据

    作图先选定向量的起点。

    视频直接表达
  2. 公式
    向右移动 2。\text{向右移动 }\sqrt{2}\text{。}
    解释

    创建对应于 x 分量的水平位移。

    步骤依据

    x 分量作为 x 的变化量的定义。

    视频直接表达
  3. 公式
    向上移动 2。\text{向上移动 }\sqrt{2}\text{。}
    解释

    创建对应于 y 分量的垂直位移。

    步骤依据

    y 分量作为 y 的变化量的定义。

    视频直接表达
  4. 公式
    连接起点与终点。连接起点与终点。
    解释

    斜线段是向量 b⃗\vec{b},两个位移形成直角三角形。

    步骤依据

    屏幕上显示的视觉构造。

    视频直接表达
  5. 公式
    ∥b⃗∥=(2)2+(2)2=2\|\vec{b}\|=\sqrt{(\sqrt{2})^2+(\sqrt{2})^2}=2
    解释

    使用勾股定理计算向量的长度。

    步骤依据

    说话者明确陈述并写在黑板上。

    视频直接表达
  6. 公式
    θ=45∘\theta=45^\circ
    解释

    因为在直角三角形中直角边相等,锐角相等,给出从正 x 轴起 45∘45^\circ。

    步骤依据

    说话者的几何推理和图示标签。

    视频直接表达
结果

b⃗\vec{b} 的模为 22,方向为正东逆时针 45∘45^\circ。

检验

结果与黑板上的条目 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})、∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2 以及标记的 45∘45^\circ 角度相符。

图示与动画 · 11

向量的初始大小-方向展示

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    一个标记为 a⃗\vec{a} 的橙色箭头从左向右升起,位于虚线水平参考线上方,带有 30∘30^\circ 角度弧和下方的方程 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3。

  2. 动画
    观察依据

    一个黄色指针点在大小记号和向量周围移动,同时讲师解释大小和方向。

图中对象
  1. 橙色向量箭头 a⃗\vec{a}

  2. 虚线水平参考线

  3. 标记为 30∘30^\circ 的角度弧

  4. 方程 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3

  5. 黄色指针点

变化过程
  1. 指针突出显示大小记号,然后是向量本身。

  2. 视觉重点从代数大小陈述转移到几何箭头和角度。

不变量
  1. 向量在此区间内保持相同的方向和长度绘制。

  2. 参考线保持水平和虚线。

数学含义

这个开场展示在引入任何分量分解之前,通过大小和方向建立了向量。

分量直角三角形的构造

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    从向量尾部向右绘制一条红色水平线段,然后向上绘制一条紫色垂直线段以连接向量头部。

  2. 公式
    观察依据

    标签 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y 分别添加到水平和垂直线段上。

图中对象
  1. 原始橙色向量 a⃗\vec{a}

  2. 标记为 Δx\Delta x 的红色水平线段

  3. 标记为 Δy\Delta y 的紫色垂直线段

  4. 以向量为斜边的直角三角形配置

变化过程
  1. 单个向量图扩展为直角三角形。

  2. 出现新的水平和垂直腿并接受标签。

  3. 光标追踪从尾部经过两条腿到头部的路径。

不变量
  1. 原始向量 a⃗\vec{a} 作为斜边保持不变。

  2. a⃗\vec{a} 的尾部和头部位置保持固定。

数学含义

动画表明向量可以被理解为水平变化随后垂直变化的组合效果。

书写分量形式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    讲师在“分量”标题 下写下最终表达式。

  2. 公式
    观察依据

    完成的记号是 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)。

图中对象
  1. 标题 "Components"

  2. 表达式 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)

变化过程
  1. 几何分解转化为符号记号。

不变量
  1. 先前绘制的向量和分量线段保留在屏幕上。

数学含义

最终写下的公式正式化了视觉上引入的分量表示。

向量分量问题的初始设置

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    在开始时,黑板已经显示“分量”标题,空白模板 a⃗=( , )\vec{a}=(\ ,\ ),橙色向量 a⃗\vec{a},30∘30^\circ 角,红色水平标签 Δx\Delta x,紫色垂直标签 Δy\Delta y,以及 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3。

图中对象
  1. 橙色向量 a⃗\vec{a}

  2. 标记为 Δx\Delta x 的红色水平线段

  3. 标记为 Δy\Delta y 的紫色垂直线段

  4. 角度标记 30∘30^\circ

  5. 方程 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3

  6. 空白分量模板 a⃗=( , )\vec{a}=(\ ,\ )

变化过程
  1. 尚未出现新的数学书写;场景建立了已知量。

不变量
  1. 向量的方向和大小保持不变。

  2. 水平和垂直分量方向保持互相垂直。

数学含义

视觉布局呈现了一个向量及其未知的水平和垂直位移,为直角三角形计算做准备。

分量长度的顺序补全

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    光标移动到紫色边,首先写出方程 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}。

  2. 动画
    观察依据

    然后光标移动到红色边,完成 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

图中对象
  1. 紫色垂直边

  2. 红色水平边

  3. Δy\Delta y 和 Δx\Delta x 的手写方程

变化过程
  1. 垂直分量在水平分量之前确定。

  2. 每个未知边标签被精确数值替换。

不变量
  1. 三角形在整个过程中保持相同的直角三角形。

  2. 斜边保持为 33,角度保持为 30∘30^\circ。

数学含义

动画强调了推理的顺序:首先使用对着 30∘30^\circ 的边,然后使用关系获得邻接边。

将三角形结果转移到向量记号中

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    光标返回顶行并填充括号以产生 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

图中对象
  1. 顶行表达式 a⃗=( , )\vec{a}=(\ ,\ )

  2. 计算值 332\frac{3\sqrt{3}}{2} 和 32\frac{3}{2}

变化过程
  1. 抽象分量模板变为具体的有序对。

不变量
  1. 第一个槽继续代表水平变化。

  2. 第二个槽继续代表垂直变化。

数学含义

这一视觉步骤将几何边长与代数向量记号联系起来。

固定点与可移动向量的概念对比

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在叙述讨论重新定位的同时,相同箭头的视觉持久性支持了向量由位移而非绝对位置定义的观点。

  2. 图示
    观察依据

    现有的向量图留在屏幕上,而解释在概念上集中在尾部、头部和原点上。

待核验内容
  1. 在此区间内没有明显绘制单独的新坐标轴;原点是通过口头讨论的,而不是作为新的图形元素添加的。

图中对象
  1. 向量尾部

  2. 向量头部

  3. 有序对 (332,32)\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)

  4. 提及的原点

变化过程
  1. 讨论从计算数字转移到解释有序对的含义。

不变量
  1. 分量值在解释过程中不改变。

  2. 向量的大小和方向在平移下保持不变。

数学含义

在叙述讨论重新定位的同时,始终保留同一箭头的画面支持了向量由位移而非绝对位置定义的观点。

向量 aa 的持久参考示例

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    整个后段左侧保留a⃗=(332,32)\vec{a}=(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2})、30°直角三角形,以及直角边332\frac{3\sqrt{3}}{2}和32\frac{3}{2}、∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3。

图中对象
  1. 向量 a⃗\vec{a}

  2. 水平直角边 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}

  3. 垂直直角边 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}

  4. 角度标签 30∘30^\circ

  5. 模标签 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3

不变量
  1. 在新示例 b⃗\vec{b} 开发期间,左侧示例保持可见。

  2. 它作为分量形式与模-方向信息之间的视觉比较。

数学含义

未改变的左侧图提供了同一主题的先例:一个由分量以及模/方向表示的向量。

书写 b⃗\vec{b} 的分量定义

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    右上角的手写内容逐渐出现,先是 b⃗=\vec{b}=,然后是 ((,接着是 2\sqrt{2},然后是逗号,然后是 2\sqrt{2},最后是右括号。

图中对象
  1. b⃗\vec{b}

  2. 有序对 (2,2)(\sqrt{2},\sqrt{2})

变化过程
  1. 表达式从左到右逐步构建。

  2. 首先出现向量名称,然后是 x 分量,然后是 y 分量。

不变量
  1. 完成后,最终书写形式保持为 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})。

数学含义

动画建立了将从中构建几何图像的代数数据。

由分量几何构造 b⃗\vec{b}

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    放置一个点,画出一条水平线段并标记为 Δx=2\Delta x=\sqrt{2},画出一条垂直线段并标记为 Δy=2\Delta y=\sqrt{2},然后画出从尾部到头部的斜向量。

图中对象
  1. 尾部点

  2. 水平线段 Δx=2\Delta x=\sqrt{2}

  3. 垂直线段 Δy=2\Delta y=\sqrt{2}

  4. 斜向量 b⃗\vec{b}

变化过程
  1. 绘图从点到水平直角边再到垂直直角边再到斜边进行。

  2. 添加标签以识别每个分量长度。

不变量
  1. 水平和垂直线段保持垂直。

  2. 斜线段始终表示从尾部到头部的合向量。

数学含义

这一视觉序列表明,分量形式确定了向量的唯一直角三角形表示。

向三角形添加模和方向注释

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    先把斜边标为2,再写下∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2并放在b⃗\vec{b}下方;添加直角标记,随后在起点处写45∘45^\circ。

图中对象
  1. 斜边标签 2

  2. 方程 ∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2

  3. 直角标记

  4. 角度标签 45∘45^\circ

变化过程
  1. 模信息首先附在斜边上,然后以方程形式呈现。

  2. 方向信息最后作为尾部的角度添加。

不变量
  1. 在添加注释时,底层三角形形状不会改变。

数学含义

注释将纯基于分量的绘图转换为模-方向描述。

易错点 · 5

混淆 ∥a⃗∥\|\vec{a}\| 与普通绝对值符号

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在此上下文中,∥a⃗∥\|\vec{a}\| 表示向量 a⃗\vec{a} 的大小(长度),而不仅仅是标量绝对值记号。

误区

双竖线记号可能被误认为是绝对值的风格变体,而不是特定的向量大小符号。

说明

在此上下文中,∥a⃗∥\|\vec{a}\| 表示向量 a⃗\vec{a} 的大小(长度),而不仅仅是标量绝对值记号。

混淆向量分量与点坐标

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    在向量记号中,条目是变化 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y。它们仅在将向量平移使其尾部在原点后,才与向量头部的坐标匹配。

误区

因为向量写作像 (332,32)\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right) 这样的有序对,人们可能认为该对命名了平面中的一个固定点。

说明

在向量记号中,条目是变化 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y。它们仅在将向量平移使其尾部在原点后,才与向量头部的坐标匹配。

认为向量移动时会改变

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    向量由大小和方向决定,因此整个箭头的平行平移不会改变向量。

误区

人们可能认为改变向量尾部的位置会产生不同的向量。

说明

向量由大小和方向决定,因此整个箭头的平行平移不会改变向量。

方向必须相对于参考轴陈述

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    片段清楚地表明,方向是从参考方向测量的,这里是正东 / 正 x 轴,并且带有旋转感,即逆时针。

  2. 图示
    观察依据

    45∘45^\circ 角度相对于水平方向画在尾部。

误区

人们可能认为只说“角度是 45°”就完全指定了方向。

说明

片段清楚地表明,方向是从参考方向测量的,这里是正东 / 正 x 轴,并且带有旋转感,即逆时针。

分量具有几何意义

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    分量被转化为垂直位移,然后转化为斜向量。

  2. 声音
    观察依据

    这里分量被明确解释为水平和垂直变化,从而几何地构造向量。

误区

分量可能被当作括号中的抽象数字处理。

说明

这里分量被明确解释为水平和垂直变化,从而几何地构造向量。

概念关系 · 14

通过大小和方向指定向量 → 向量分量作为水平和垂直变化

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    片段明确将早期的大小-方向描述与同一向量的新基于分量的描述进行对比。

对比
解释

片段明确将早期的大小-方向描述与同一向量的新基于分量的描述进行对比。

向量分量作为水平和垂直变化 → 向量的分量记号

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    分量记号是刚刚构造的几何水平和垂直变化的符号编码。

  2. 公式
    观察依据

    符号形式在几何线段引入后写出。

应用
解释

分量记号是刚刚构造的几何水平和垂直变化的符号编码。

向量的分量记号 → 从分量重建向量

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    重建论证依赖于将有序对解释为从尾部的连续水平和垂直位移。

  2. 动画
    观察依据

    沿 Δx\Delta x 然后 Δy\Delta y 的路径结束于原始向量尖端。

证明依赖
解释

重建论证依赖于将有序对解释为从尾部的连续水平和垂直位移。

向量分量作为坐标的变化 → 使用直角三角形分解向量

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    从大小和方向查找向量分量是通过应用直角三角形分解来完成的。

应用
解释

从大小和方向求向量分量是通过应用直角三角形分解来完成的。

使用直角三角形分解向量 → 30度角的对边(30–60–90三角形)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    将向量分解为垂直分量的一般方法在这里变得特别简单,因为角度是 30∘30^\circ,从而给出了 30∘ ⁣−60∘ ⁣−90∘30^\circ\!-60^\circ\!-90^\circ 三角形。

特例
解释

将向量分解到相互垂直方向的一般方法在这里变得特别简单,因为角度是 30∘30^\circ,从而给出了 30∘ ⁣−60∘ ⁣−90∘30^\circ\!-60^\circ\!-90^\circ 三角形。

30度角的邻边(30–60–90三角形) → 向量分量作为坐标的变化

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    计算出的 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y 被插入到 a⃗=( , )\vec{a}=(\ ,\ ) 中。

应用
解释

边长结果用于实例化向量的抽象分量记号。

向量分量作为坐标的变化 → 向量分量与点坐标的区别

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    片段区分了向量的分量记号与命名固定点的有序对。

对比
解释

片段区分了向量的分量记号与命名固定点的有序对。

向量具有平移不变性的断言 → 向量分量与点坐标的区别

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    将 (Δx,Δy)(\Delta x,\Delta y) 解释为位移而不是位置取决于向量在平移下不变的事实。

证明依赖
解释

将 (Δx,Δy)(\Delta x,\Delta y) 解释为位移而不是位置取决于向量在平移下不变的事实。

2维向量的分量形式 → 由分量求向量的模

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    分量表示通过直角三角形构造用作模公式的输入。

  2. 图示
    观察依据

    分量直角边用于计算斜边长度。

应用
解释

分量表示通过直角三角形构造用作模公式的输入。

由分量构造向量 → 当分量相等时的方向角

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    由分量进行的几何构造支持得出方向角的特殊情况推理。

  2. 图示
    观察依据

    相等的直角边 2\sqrt{2} 和 2\sqrt{2} 导致标记的 45∘45^\circ 角度。

应用
解释

由分量进行的几何构造支持得出方向角的特殊情况推理。

向量的等效表示 → 2维向量的分量形式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    等效向量表示的更广泛思想包括分量形式作为显示的两种形式之一。

包含
解释

等效向量表示的更广泛思想包括分量形式作为显示的两种形式之一。

向量的等效表示 → 由分量求向量的模

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    等效表示声明还包括从示例工作获得的模-方向描述。

包含
解释

等效表示声明还包括从示例工作获得的模-方向描述。

问题定位 · 13

对于向量,∥a⃗∥\|\vec{a}\| 是什么意思?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:对于向量,∥a⃗∥\|\vec{a}\| 是什么意思?

  2. 公式
    观察依据

    表达式 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\| = 3 在屏幕上。

涉及知识点
  1. ∥a⃗∥\|\vec{a}\| 的含义
  2. 通过大小和方向指定向量

如何从向量的尾部和头部获得其分量?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:如何从向量的尾部和头部获得其分量?

  2. 动画
    观察依据

    绘制水平和垂直线段并标记为 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y。

涉及知识点
  1. 向量分量作为水平和垂直变化

为什么可以从 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y 重建向量?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:为什么可以从 Δx\Delta x 和 Δy\Delta y 重建向量?

  2. 动画
    观察依据

    追踪路径结束于原始向量头部。

涉及知识点
  1. 从分量重建向量
  2. 向量的分量记号

从水平和垂直变化引入的向量的分量记号是什么?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    最终写出的表达式是 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y)。

  2. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:从水平和垂直变化引入的向量的分量记号是什么?

涉及知识点
  1. 向量的分量记号

为什么向量的条目写得像坐标但解释不同?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:为什么向量的条目写得像坐标但解释不同?

涉及知识点
  1. 向量分量作为坐标的变化
  2. 向量分量与点坐标的区别
  3. 混淆向量分量与点坐标

当你知道向量的大小和角度时,如何找到其 x 和 y 分量?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    黑板从 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3 和 30∘30^\circ 移动到 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2},Δy=32\Delta y=\frac{3}{2},以及 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

涉及知识点
  1. 使用直角三角形分解向量
  2. 30度角的对边(30–60–90三角形)
  3. 30度角的邻边(30–60–90三角形)
  4. 从大小 33 和角度 30∘30^\circ 求向量分量

在这个例子中,为什么垂直分量等于向量大小的一半?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:在这个例子中,为什么垂直分量等于向量大小的一半?

涉及知识点
  1. 30度角的对边(30–60–90三角形)
  2. 关于对着 30 度角的直角边的断言
  3. 垂直分量的推导

将向量移动到不同的起点会改变向量本身吗?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:将向量移动到不同的起点会改变向量本身吗?

涉及知识点
  1. 向量具有平移不变性的断言
  2. 认为向量移动时会改变
  3. 向量分量与点坐标的区别

如何将2维向量写成分量形式?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:如何将2维向量写成分量形式?

  2. 公式
    观察依据

    写下 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})。

涉及知识点
  1. 2维向量的分量形式

如何由其 x 和 y 分量绘制向量?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    在斜向量之前画出水平和垂直直角边。

涉及知识点
  1. 由分量构造向量

为什么可以使用勾股定理从分量求向量的模?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:为什么可以使用勾股定理从分量求向量的模?

涉及知识点
  1. 由分量求向量的模
  2. 应用于向量模的勾股定理

为什么 (2,2)(\sqrt{2},\sqrt{2}) 指向 45∘45^\circ?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    该时间处的讲解对应问题:为什么 (2,2)(\sqrt{2},\sqrt{2}) 指向 45∘45^\circ?

涉及知识点
  1. 当分量相等时的方向角
  2. 等长直角边意味着 45° 锐角
覆盖情况与待核验内容

已覆盖 · 使用大小 ∥a⃗∥=3\|\vec{a}\|=3 和方向 30∘30^\circ 对向量的开场回顾。

已覆盖 · 口头过渡,宣布定义向量的不同方式:通过分量。

已覆盖 · 从尾部到头部水平和垂直变化的几何构造。

已覆盖 · 解释两个分量变化确定了相对于尾部的向量尖端。

已覆盖 · 最终符号记号 a⃗=(Δx,Δy)\vec{a} = (\Delta x, \Delta y) 被写出并解释。

已覆盖 · 初始黑板状态引入了向量、其大小、30∘30^\circ 角和空白分量模板。

已覆盖 · 讲师确定水平和垂直边形成直角三角形,并宣布将使用几何/三角学。

已覆盖 · 垂直分量被发现为斜边的一半,得出 Δy=32\Delta y=\frac{3}{2}。

已覆盖 · 水平分量通过将较短直角边乘以 3\sqrt{3} 发现,得出 Δx=332\Delta x=\frac{3\sqrt{3}}{2}。

已覆盖 · 计算出的分量值被插入顶行记号中以形成 a⃗=(332,32)\vec{a}=\left(\frac{3\sqrt{3}}{2},\frac{3}{2}\right)。

已覆盖 · 讲师对比了向量分量与点坐标,并解释了向量的平移不变性。

已覆盖 · 讲解重申坐标变化的含义,随后在同一视频中继续第二个例子。

已覆盖 · 初始黑板已经显示了较早的示例 a⃗\vec{a},并在引入 b⃗\vec{b} 之前设置了分量的主题。

已覆盖 · 音频和书写通过其 x 和 y 分量定义 b⃗=(2,2)\vec{b}=(\sqrt{2},\sqrt{2})。

已覆盖 · 说话者从符号定义过渡到询问向量在几何上看起来是什么样。

已覆盖 · 由 Δx=2\Delta x=\sqrt{2} 和 Δy=2\Delta y=\sqrt{2} 构造直角三角形,然后将向量绘制为斜边。

已覆盖 · 勾股定理论证得出 ∥b⃗∥=2\|\vec{b}\|=2,写在黑板上并标记在斜边上。

已覆盖 · 相等的直角边和直角意味着从正东逆时针 45∘45^\circ 的方向。

已覆盖 · 结论陈述分量形式和模-方向形式是向量的等效表示。

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  • 向量 讲解定位 0:00
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    向量可以通过给出其长度和方向来完全指定。在屏幕上的示例中,长度为 $3$,方向为从水平参考方向逆时针 $30^\circ$。 这种描述用于非零自由向量;零向量没有唯一方向角。