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PDF 263 / 1160 (a) Commutative law
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另一方面,如果船只以 E 向航行,同时水流以 NNE 方向推动,那么结果将是一小时后到达 C 点。船的净速度由线段 OC 表示。换一种说法,将船只同时施加一个速度 $\vec{OA}$ 和一个速度 $\vec{AC}$ 的结果,与对它施加一个速度 $\vec{OC}$ 的结果相同。因此速度 $\vec{OC} = \mathbf{a} + \mathbf{b}$ 是速度 $\vec{OA} = \mathbf{a}$ 与速度 $\vec{AC} = \mathbf{b}$ 之和。

这引出了图 4.8 所示并陈述如下的向量加法平行四边形法则:

两个向量 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 的和(或合力)通过以 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 作为两条相邻边。其和 $\mathbf{a} + \mathbf{b}$ 是由平行四边形对角线所表示的向量。

在图 4.8 中,向量 OB 和 AC 相同,因此我们可以将平行四边形法则改写为等价的三角形法则(图 4.9),其可表述如下:

如果两个向量 a 和 b 的大小和方向由三角形的两条边按顺序表示,那么它们的和的大小和方向由封闭的第三条边表示。

向量加法的三角形法则可以推广到任意数量向量的加法。如果从某点 O(图 4.10)出发,沿多边形的相邻边画出位移,分别表示向量 a、b、c、...、k 的大小和方向,那么这些向量的和 $\overline{OA}$ , $\overline{AB}$ , $\overline{BC}$ , ..., $\overline{LK}$ 的大小和方向由多边形的封闭边 OK 表示,和向量的指向由图 4.10 中的箭头表示。这被称为向量加法的多边形法则。

我们现在需要考察标量通常满足的代数运算法则,检验它们对向量是否成立。

$$r = a + b + c + \dots + k$$

(a) 交换律

图 4.7 两个向量的加法。

$$a + b = b + a$$

图 4.8 向量加法的平行四边形法则。

图 4.9 向量加法的三角形法则。

图 4.10 向量加法的多边形法则。