精选!论向量除法存在的可能性
一:定义证明(加黑体字母为向量)
有数量积可知:a∙b=|a||b|cosθ,有推理出
(相关资料图)
数量商可知a/b=(|a|cosθ)/(|b|),θ=<a,b>,不难发现两个公式均不符合乘法/除法的运算性质。【一个因数扩大(缩小)n倍,另一个因数不变,积也相应的扩大(缩小)n倍(n不等于0)。】
除法同理。但是注意了这里讲的是“数”,并不是“向量”,这是因为向量是一个既有大小也有方向的矢量。所以部分人得出的结论(向量不存在除法)的一个原因如下:
证明:(部分人认为的)
因为有6/3=2,除了6之外无法找到其他的数字能够符合等式。但是:
a∙b=|a||b|cosθ:(如图)
在直线L上的任意的a均满足a∙b=|a||b|cosθ,左边的向量a一直在改变,但是右边的数却一直没有改变,如果将b除过去那么得到a=|a||b|cosθ/b,
a拥有无数个值与之对应。所以不存在向量的除法。
其实这本身就是错误,向量是不可以直接相除的,在上一篇文章中已经说明过,这里再次给出证明:
证明:
不妨已知a∙b=a∙c,如图所示
如果直接将a直接约掉,那么可以得到b=c,如图所示明显的:b≠c,所以直接以它得出向量没有除法是不靠谱的并且是错误的,而且显然向量不可以直接相除的,原因在哪里呢,其实前面说过了向量是一个既有大小也有方向的矢量。是不是有点抽象?不用着急,三里面还会再次阐明。
二:对于逆运算的解析
很多人对于数量积来推出数量商有很大的疑问,接下来我们来说一说对于数量积和数量商的关系做出解析,说明如下:(其实上一篇文章也提到过)
有数量积可知:a∙b=|a||b|cosθ,同除以|b|²(注意:这里是同时除以一个数)。有特殊:|b|²=b²=b∙b(必修二P19),可化简为a∙b/|b|²=a∙b/b∙b,可化简为:a/b=(|a|cosθ)/(|b|),θ=<a,b>。这里说明一个点:同一个除法中可以同时在“/”上下除以一个相同的向量,证明如下:
易得a/a=1,b/b=1(两个相同向量相除),有非
零向量a,b。常数x,y。则有以下性质:
x/y=xa/ya
=x|a|/y|a|
=x|a|²/y|a|²
=x(a+b)/y(a+b)
=x(a+b)²/y(a+b)²
如图所示:
所以,同一个除法中可以同时在“/”上下除以一个相同的向量 。
三:实例分析(上一篇文章提到过)
有a∙b=|a||b|cosθ,设a=(1,0),|a||b|cosθ=1,可以得到b有多解,b₁=(1,√3/3),b₂=(1,√3),原因如图:
由倒数向量可知b₁=(√3/2,1/2),b₂=(1/2,√3/2),
直观的,因为a=(1,0),b₁=(1,√3/3)。则a向量y方向上的“0”将b向量y方向上的任意数值全部归为“0”,所以才有了b=|a||b|cosθ/a中,b拥有无数个值与之对应,也就是说a∙b=|a||b|cosθ中的a是不允许直接“移动”,并相除的,因为直接相除没有另一个使得a向量y方向上的值归为“0”的数,我们就再次印证了不能够随意除以向量。
四:理论说明
理论说明:因为“普通的乘除法”仅仅只是两个数的运算,求出的数值一定。但是向量的乘除法是一个“不普通的乘除法”,有着不局限于普通法则束缚枷锁的思维运算,也就是说,向量不仅仅有大小,同时它还拥有方向。本身具有两个变量的它,使得它的运算变得与众不同。举个例子:你想知道你的钢笔为什么写不出来了,那么这个探究就拥有多个变量:①是否没墨了,②钢笔的储存墨水的“地方”是不是漏了,等等。你在只知道钢笔写不出来时能够直接说是什么原因吗(严格的讲),其实是不能的。向量同理拥有两个变量的它,我们在运算探究的时候也是不能够直接去看的,它本身就是一个特殊的运算工具,出现和其普通结论相悖的结论是正常的一件事情,但我们不去定义或者没有发现我们就能说它不存在吗,显然也是不行的,所以向量的除法应该是可以有的,也就是说,它是存在的。
后记:
前面所有的论述全为个人理解,没有权威的解释,如有不对的地方请各位读者批评指正,谢谢。
2023/5/1