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向量 (3,4) 与 (4,−3) 是否垂直
已知平面向量 a 的坐标是 (3, 4),向量 b 的坐标是 (4, -3),求它们的数量积,并判断两个向量是否垂直。
直接答案
a·b = 0,夹角 θ = 90°
分步解答
- a = (3, 4),b = (4, -3)先把两个向量写成坐标形式,看清对应分量
- a·b = x₁x₂ + y₁y₂ = 3 × 4 + 4 × -3 = 0坐标形式的数量积等于对应分量乘积之和,结果是数不是向量
- |a| = √(3² + 4²) = 5,|b| = 5向量长度是分量平方和的算术平方根
- cosθ = a·b/(|a||b|) = 0 ⇒ θ = 90°夹角的余弦等于数量积除以两个模的乘积
- a·b = 0 ⇒ 两向量垂直数量积为零是垂直的充要条件,可用来快速判断
为什么这样做
数量积为零与两向量垂直是等价的,这是一条充要条件,所以判断垂直不必去算夹角。这道题两个向量的分量恰好互换并差一个符号,这是旋转九十度的典型特征,算出数量积为零也印证了这一点。零向量除外,它与其他向量的数量积恒为零但没有方向可言。
常见错误
- 用夹角公式算出九十度就以为必须写反余弦,多绕一步还容易出错。
- 把数量积为零说成"两个向量都不存在",歪曲了结论。
- 分量相乘时符号处理错,把一个负号丢掉,数量积算成二十四。