向量有除法嗎?高中數學人教版選修2 1的思考題

時間 2021-06-02 08:42:46

1樓:

為了方便讓向量1和基向量在乙個方向,記為(a,0),再隨便取另乙個向量2,記為(b,c)。向量1和向量2點乘=axb+0xc=ab

如果我們假設向量除法存在,並且向量除法是向量點乘的逆運算,那麼就會有結論:ab除以向量(a,0)=向量(b,c)。

這個時候你再拿個向量3(b,d)把上面的事情再幹一遍(c≠d),就得到了結論:ab除以向量(a,0)=向量(b,d)。前後結論不一樣了。

2樓:小滑

手機打字,之後電腦會把公式做的漂亮點

點乘(cdot)

c是標量,所以我們的任務是通過a與c求出b

好了,現在我們有的是a與c,b怎麼求呢?其實也簡單,我們把a的方向記作x軸正向,並將起點與原點對齊。然後取直線 ,那麼b就顯而易見了,從原點出發,任何終點落在 上的向量都是乙個b,所以我們就解出來了方程並且證明了對於乙個標量c,ab不是唯一對應的(單一方向的),也就是說ab,c三者在這個方程中不滿足任意給定兩個第三個確定的關係,所以顯然沒有逆運算(反函式)。

叉乘(times)

叉乘是在三維空間進行的,參考上述方法,只要找到bac不是一對一的就可以證明。

顯然c垂直與a,我們把他們放在乙個起點,即為原點,a指的方向為x軸正向,而c為z正向。我們取另乙個向量pp的起點在a上,且總是指向y正向。 ,這樣p在移動時,從原點指向p的終點的向量即為b,顯然也有無窮個,所以不可逆(無反函式)

3樓:土豆

通常所謂的除法運算,是指乘法運算的逆運算。

只要找到乙個合適的乘法運算,且滿足結合律以及運算的封閉性就可以定義除法了,注意這裡並沒有要求乘法定義滿足交換律。

遺憾的是,向量之間無法定義滿足封閉性以及結合律的乘法運算。例如向量的內積運算不滿足結合律,也不滿足封閉性。外積運算也不滿足結合律和封閉性。

當然,如果只研究二維向量的話,是可以定義除法的。仿照複數除法定義就行了,複數可以看成乙個二維向量的嘛。當然也可以仿照四元數的除法定義來定義四維向量除法。

4樓:

點乘是沒法誘導出向量除法的,因為點乘結果不是向量。

,與 都垂直。

首先如果 不垂直,那麼這樣的向量不存在。如果垂直,那麼首先可以發現 是符合要求的。不過,這個解不唯一。對於滿足上式的任意 ,我們有

。這唯一的可能是 ,從而上面方程的所有解為,有無窮多個。

所以通常意義下除法也不太好定義。不過你也可以這麼看:把除法的結果定義為集合

。(猜猜為什麼要加正負號?)這看起來很奇怪,不過在微積分裡已經有類似的操作:

不定積分作為求導的逆運算,其結果是一族函式,正如這裡的一族向量。如果不垂直也可以形式地把除法的結果定義為空集 。

這有什麼用呢?我也不知道~

PS:理論力學第一次作業就有這玩意,解上面那個向量方程

5樓:張遠山

向量可以有除法,但是因為目前的定義不完備而顯得沒有除法,至少對於平面向量是如此,點乘和叉乘都只屬於完整乘法(或稱為全積)的一部分。

6樓:半個馮博士

標量除法是乘法的逆運算,那麼向量除法我們不妨定義為乘法的逆運算。

對於這個除法它應該滿足這些條件

1、它的運算元素都是向量

2、它的「分母」不能為零

3、它是乘法(點乘)的逆運算

4、乘法的運算結果是標量,那麼這個除法的運算結果也應該是標量

綜合上面這些內容我們可以這樣定義,兩個向量相除就是其中乙個向量乘以另乙個向量的「倒數」。那麼,只要定義好「倒數」,就可以了。

為了看起來順眼一些,我們暫且將它稱為「逆向量」。

(注意這個說法是非正式的)

對任意向量 ,有另外乙個向量 ,使得:

那麼就稱 是 的「逆向量」。

乙個向量由兩個條件決定:長度和角度,那麼不妨設

:長度為 ,角度(從參考軸出發繞過的最小角度)為 ,這些量已知

:長度為 ,角度(從參考軸出發繞過的最小角度)為 ,這兩個量未知

它們乘積為1,即是:

夾角是: 或者 ,但二者余弦相等。

那麼現在的問題就變成了,如何由(1)式確定標紅的兩個量?

顯然,這個問題的解是無窮多個

這種限定通常都是希望結果能夠變成最簡單的。這裡最簡單的設定就是讓這個長度最小:那麼就是在滿足(1)式的條件下,取 最小的那個值。

這個問題完整表述出來就是:

由於 取最小與 取最小是等價的,所以直接這樣寫問題會變得更簡單。

注意約束條件可以建立起角度與長度之間的關係:

這個問題就可以轉換成乙個無約束優化問題:

上取到。那麼就有 或者 。而此時最小值為: 。

代回就能得到:向量 是乙個長度為,角度為或者 的向量。

如果再加限定,那麼的「逆向量」就是與它方向相反,且長度為它的倒數的向量,我們就估且記作

有了這個結論,那麼要定義除法就非常容易了:

向量 1、上面定義的「逆向量」也是向量

2、顯然分母不能為零,也就是「逆向量」的長度不能為零。

3、上面定義的除法,的確可以作為乘法的「逆運算」。且一定有:

4、根據上面的定義,顯然這個「除法」的結果就是標量。

7樓:靉靅浮雲

除法當然可以有。沒有唯一逆的運算,我們可以談論它的逆的集合。

比如說點積 a·b=x,我們可以說,和b一樣在a方向的投影相等的所有向量的集合都是x除以a的結果。叉乘也類似。如果認為這些逆元素是等價的,我們就定義了除法。

雖然聽起來在取巧,但是它至少在很多場合是有用的。

舉幾個例子,比如作不定積分時,我們認為相差任意常數的原函式是等價的,所以積分是微分的逆運算。線性微分方程的解上可以相差任意的齊次解,在忽略這個差異的層面上我們說線性運算元是有逆的,它的逆就是所謂的基本解。類似地,不是方陣的矩陣也有所謂的廣義逆。

概括性地說,我們做某個操作時,很可能會不可避免地丟失一些資訊,但保留了操作物件的其他資訊。當我們企圖恢復這個操作時,我們只能拿著保留下來的資訊去尋找滿足條件的一類原像。如果覺得這些原像都能接受,或者在其他給定條件下你能從原像裡挑乙個墜吼的,那不就是所謂的逆了麼?

當然也有沒有逆的情況,這時只要把不能做除法的特例仔細排除就好了。

關於這些思想的嚴格表述,可以看看一些代數學的書。但是未必推薦去仔細看,我是搞物理的,這些直觀的影象我已經夠用了。

8樓:C.Jie

向量是向量空間裡的元素,向量空間是over乙個域k上的abel群,滿足那幾條公理,向量之間只存在加法(群運算,是交換的),還有標量積,但兩個向量是不存在乘法的!

有人說點積和叉積,首先點積不是元素之間的運算,元素之間的運算應該保證元素a,b運算後得到另外乙個元素c,即a.b=c,但點積是=k,k是這個向量空間上的域裡的元素,或者說就是個數,不是向量。實際上向量空間是純代數定義,而內積是內積空間才有的結構,是拓撲的,很多無窮維的向量空間是沒辦法定義內積的!

另外叉積滿足兩個向量運算得到另外乙個向量,但它不滿足乘法要求的交換律,是反交換的!而且x×x=0,你看乘法是沒有這種性質的吧!沒有乘法,自然也就沒辦法定義乘法的逆,除法了!

實際上,叉積這個定義實際上是只有3維的向量空間才有的結構,因為叉積實際上是在向量空間的對偶空間定義的,比如z這個向量對應的實際上可以對應dx∧dy,熟悉一點的寫法就是x×y,∧是楔積,是反交換的,因為3這個維數很特殊,才有這種比較特殊的對偶關係,到了4維或者其它維數就不行了

9樓:暮紫駿

如果我們不做額外定義的話,這樣的除法是不存在的。

主要原因是,當a和k確定,向量ab=k並不能唯一確定b,這樣除法就沒意義了。

對於叉積也一樣

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