向量运算

高中数学精确的三维向量运算,并以单位法向量显示叉积

拖动橙色向量的端点,旋转坐标轴,并比较向量分量与几何构造。

3D

拖动装置进行调整。拖动背景进行旋转。滚动鼠标滚轮进行缩放。

测量记录本

更改设置、测试预测并保存结果。最多保留 12 个快照。

关于此实验

通过编辑分量或拖动端点来构建向量。比较首尾相接的向量加法、差、数量积、投影以及叉积的右手法向量。

学习目标

  • 理解坐标分量与空间向量之间的关系。
  • 区分点积、叉积和投影。
  • 认识到零参考向量的方向未定义。

使用方法

  1. 1沿 x 轴拖动 A 端,沿 z 轴拖动 B 端,并比较变化的分量。
  2. 2查看表示向量加法的平行四边形。
  3. 3使两个向量相互垂直,然后检查点积和夹角。
  4. 4选择投影,然后将 B 设为零,并理解未定义的结果。

模型

点积是标量。
投影需要一个非零的参考向量。
叉积的方向遵循右手定则。

假设

  • 所有结果均使用欧几里得三维坐标,并依据精确的分量公式计算(浮点舍入误差除外)。
  • 叉积箭头显示的是单位方向,而不是叉积的实际大小。数值分量和大小仍保留完整的叉积。
  • 两个拖动端点各控制一个分量;六个分量都仍可编辑。旋转相机不会改变向量。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么点积可以为负,而夹角仍在 0 到 180 度之间?
  2. Q2为什么向零向量投影是未定义的?

常见问题

为什么叉积的大小增大时,叉积箭头仍然很短?

显示长度为一个单位,因此其方向仍然可见。完整大小会单独报告。

点积为零是否总意味着夹角为90度?

只有当两个向量都非零时才是如此。零向量与任何向量的点积都为零,但它没有定义的方向或夹角。