1. 物理角度
从物理学的角度,所谓「向量」就是一个具有方向和大小的量,通常是在平面上用箭头表示。
一个平面向量可以出现在任何位置,但只要方向和大小相同,向量就是相等的。除了二维平面向量,还有三维的空间向量。
2. 计算机角度
从计算机编程角度,向量是一系列有序的列表,这些数字可以用纵列表示:
例如:用两个数字表示购入房子的关注点
面积:100平
价格:¥800000
将这两个关注点转换为向量:
向量的两个数字位置很重要,数字的顺序不能交换
3. 数学角度
向量可以表示任何东西,只要保证 相加、相乘 都是有意义。
线性代数中,通常将向量的起点定为空间的原点。
不同于物理专业中以箭头形式表示向量,向量的起点可以是任意位置。
二维向量在XY平面中的表现形式:
三维向量在XYZ平面中的表现形式:
4. 线性代数如何描述向量
向量有一个几何"形象" - 箭头。在线性代数中,所有向量的几何表示都在直角坐标系内,箭头的尾巴永远位于坐标系的原点。(如上面两张图)
向量在坐标上的代数表示,是一对数字,即坐标点,它的作用是确定从原点出发的向量如何得到它在坐标系上的顶点。
如下图,其中[-2,3]的意义是:
-2:该向量沿X轴向左移动了2个单位。
3:该向量沿Y轴向上移动了3个单位。
移动:所有向量都可以看做是从原点位置出发移动所产生的;
移动方式:不要将"移动"看做是从原点到顶点坐标的直接移动,而是分两步 - 先水平再垂直 或者反之。(这一点十分重要)
有时需要区分"向量"和"点" 在表示方面的概念。
向量是纵列的两个数(如上提到的公式);
点则是通常熟悉的方式:(-4,3),横列的两个数;
三维体系中的向量概念限于篇幅不展开,可以查阅Reference。
5. 向量的加法
如下图,有V和W两个向量。
从几何角度看,两个向量相加,就是把W平移到V的顶端,两个向量收尾相连;两个向量的和就是从原点到移动后W的顶点。(如下图)
从直观上看,从原点到W的顶点,有两条路:
1、从原点经V、W,到达终点。
2、近路:从原点直接到达终点(这个近路得到的新向量就是V+W的和)。
6. 代数角度分析
从代数角度分析,这两个向量所代表的的坐标如下(每格0.5):
向量加法的结果:
7. 标量乘法
标量(scale)的基本意思:体量规模的大小伸缩,意义:使向量可以伸缩。
鸡蛋3块钱一斤,买了5斤,一共是15块钱;3的单位是钱,而5的单位是重量。
3块 x 5斤,所表示的,3这个量被5放大,所以得到的值是放大了5倍的货币的值。
例如向量V[3,1],如果体量翻番,则是 2 * [3,1] = [6,2]
做标量运算:V * 2 = 2V = [6,2]