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2020-12-28 20:30:07
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平面向量内积的坐标运算与距离公式
德清乾元职高
朱见锋
【教材分析】
:
本课是在平面向量坐标运算、
内积定义基础上学习的,
主要知识是平面向量内积的坐标运算与平面内两点
间的距离公式,是后面学习曲线方程的重要公式和推导依据,是进一步学习相关数学知识的重要基础。
【教学目标】
1.
掌握平面向量内积的坐标表示,会应用平面向量内积的知识解决平面内有关长度、两向量的夹角和垂直的问题.
2.
能够根据平面向量的坐标,判断两向量是否垂直,求两向量的夹角等。
3.
通过学习平面向量的坐标表示,使学生进一步了解数学知识的相同性,培养学生辩证思维能力.提高学生数学知识
的应用能力。
【教学重点】
:平面向量内积的坐标公式式,平面向量垂直的充要条件,平面内两点间距离公式的应用.
【教学难点】
:平面向量内积的坐标公式的推导和应用。
【教学方法】
本节课采用问题启发式教学和讲练结合的教学方法.
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在 向 量 空 间 R n 中 , 自 然 基 下 , 向 量 x = ( x 1 , … , x n ) 和 y = ( y 1 , … , y n ) 在向量空间\mathbb{R}^n中,自然基下,向量\boldsymbol{x}=(x_1,\ldots,x_n)和 \boldsymbol{y}=(y_1,\ldots,y_n) 在向量空间Rn中,自然基下,向量x=(x1,…,xn)和y=(y1,…,yn)的点积(dot product),或称内积(inner product),定义为:
x ⋅ y = x 1 y 1 + ⋯ + x n y n = ∑ i = 1 n x i y i \boldsymbol{x}\cdot\boldsymbol{y}=x_1y_1+\cdots+x_ny_n=\displaystyle\sum_{i=1}^{n}x_iy_i x⋅y=x1y1+⋯+xnyn=i=1∑nxiyiPython3
#%% import numpy as np from numpy import inner x = np.array([1,2,3]) y = np.array([4,5,6]) inner_product = inner(x,y) print(inner_product)
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下面陈述具体现象:
1.程序源代码
(注:运行该程序时需要把den1.mat和kern1.mat这两个matlab数据文件与程序放在同一个文件夹中)
clc;
clear;
load('den1.mat');
load('kern1.mat');
x = kern;
y = den(:);
z = 0;
for i = 1:length(y)
z = z + x(1,i)*y(i,1);
end
z1 = x*y;
z2 = sum(y);
2.程序相关说明
(1)den1.mat是matlab数据文件(可从此处下载http://ishare.iask.sina.com.cn/f/22182234.html),其中数据是1*36维行向量,如下(其中的 - 是负号):
[1 -34.9104720617963 591.960057485552 -6494.90695093987 51826.3768981548 -320501.857479884 1598411.70513468 -6605060.33215733 23058608.5581138 -68998984.4665517 178938782.362431 -405639572.104363 809205656.532103 -1428012719.05099 2238285526.53077 -3125592609.96192 3897008179.02336 -4344352067.53865 4333253669.23331 -3867217670.62412 3085871743.18171 -2198564376.37758 1395513287.06250 -786754091.156305 392372548.725918 -172203104.526507 66062863.9131647 -21964736.3140818 6259618.77763060 -1507085.68697902 300647.808748368 -48367.8227891117 6030.54857993965 -546.832712826108 32.0845535965159 -0.914362645545420]
(2)kern1.mat也是matlab数据文件(可从此处下载http://ishare.iask.sina.com.cn/f/22182235.html),其中数据是1*36维行向量,如下:
[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]
(3)den和kern分别是来自于den1.mat和kern1.mat的1*36维行向量,其中kern的所有元素都为1。
(4)很显然这个程序的作用是用三种程序不同的程序方法计算den中所有元素的和,即:
z1使用向量内积计算,z2直接求元素和,z是用循环的方法求向量的内积。
3.bug现象描述
(1)在matlab7(Version 7.0.0.19920(R14))下运行该程序所得z=z1=z2=5.3111e-008的完全相同,这符合我们的数学常识。
但是令人奇怪的是,在matlab2010a中出现了奇怪的结果。
(2)在matlab210a中,z=z2=5.311088491222193e-08,z1=0.
是不是很奇怪!难道这是matlab2010a的bug!
(3)matlab210b与matlab210a出现同样问题。
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根据三角形余弦定理有:
根据关系c=a-b(a、b、c均为向量)有:
即:
向量a,b的长度都是可以计算的已知量,从而有a和b间的夹角θ:
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