向量的定义

下面给出向量的严格定义:

个有序的数所组成的数组称为 n维向量 (n-dimensional vector),这个数称为该向量的个分量,第个数称为第个分量。维向量可写成一列,也可写成一行,分别称为 列向量 (Column vector)和 行向量 (Row vector):
  • 维列向量:
  • 维行向量:

也称为该向量的 维数

在后继课程中,会尽量使用列向量来表示向量,这样更符合线性代数的习惯。

1 维、维向量的几何意义

下面来看看本课程是怎么表示向量的,也就是向量的几何意义是什么。

上一节我们介绍了二维直角坐标系,维向量可认为是其中的一个点(也就是坐标为的点),如下图左侧所示;或可认为是原点指向的有向线段,如下图右侧所示。这两种几何意义是等效的,在本课程中会混用这两者。

直角坐标系中的一个点

直角坐标系中的有向线段

维向量也是一样的,比如上一节提到的篮球可视作三维空间中一个点,也可视作从原点指向它的有向线段,如下图所示。

空间中的篮球可视作原点指向它的有向线段

2 维向量

对于更高维的向量,比如想描述下图所示的游戏人物的信息。

就可以用维列向量或行向量来表示,但就没有什么几何意义了:

3 相等的向量

如果两个向量的维数相同,且各个分量相等,那么这两个向量相等。比如:

不区分列向量和行向量的话(学习之后,需要区分这两者),下面两个向量也是相等的:

4 零向量

如果的所有分量都是,那么就被称为 零向量 (Zero vector)。比如:

上面两个零向量的几何意义就是平面、空间中的原点,或认为是起点和终点相同的有向线段,如下图所示。

是二维平面的原点

是三维空间的原点

练习 下列说法正确的是(多选) 表示同一个向量 为3维向量 表示同一个向量 A

根据定义,向量为有序数对,顺序是有意义的,因此它们不是同一个向量。

B

根据定义,有几个数,向量就为几维,因此为3维向量。

C

根据定义,向量有列向量和行向量两种形式,它们都表示同一个向量。因此答案正确。

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