当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第一章 多元函数微分学 > 第一节 多元连续函数 > 向量的内积与长度-2
前面我们介绍了向量的内积的概念
利用向量的内积
我们就可以定义向量的长度
关于向量长度的定义
也就是说 假设a是个n维向量
那么 a与a自己作内积开方
得到的这个非负数
我们就称为向量a的长度
记号就是在向量a的两边
各加上两条竖杠
向量的长度 我们也称为向量的范数
或者是称为向量的模
实际上长度 范数 模
都是向量的某种度量
关于它的一种度量 说是范数
或者是说是长度
它应该是满足下面三个性质
第一个性质 就是所谓长度的非负性
也就是任意一个向量的长度
都是大于等于零的
而且长度为零 等价于这个向量是零向量
这是第一个性质 非负性
关于向量长度的第二个性质
我们称为齐次性
指的是 向量a与实数λ作数乘
得到的这个向量的范数
应该就等于向量a的范数
乘上实数λ的绝对值
这个指的是向量长度的齐次性
向量长度还有一个基本性质
是所谓三角不等式
指的是向量a与向量b求和
得到的这个向量 它的长度
应该是小于等于向量a的长度
加上向量b的长度
譬如说 非负性 刚才我们已经说过了
实际上 它就是利用了向量内积的非负性
因为 对任意的一个n维向量
我们知道 a与a作内积是大于等于零的
这样自然就能推出
这个向量的长度是大于等于零的
而且 我们还知道a与a的内积等于零
它的充分必要条件是 向量a是零向量
那 这个性质自然就能够推出
如果a的长度等于零 自然指的是
只有零向量的长度才等于零
我想这是关于 向量长度非负性
它的证明 齐次性的证明
就是说 因为λ乘上a的长度
根据定义 应该就等于
λ乘上a与λ乘上a作内积 再开方
根据内积的线性运算性质
也就等于λ的平方 a与a作内积再开方
这个 也就是λ的绝对值再乘上a的长度
这就是关于向量长度齐次性的证明
最后我们来看一下
关于长度三角不等式的证明
三角不等式 这个证明 我们就看一下
这个a加上b 这个长度
我们为了避免开方运算 加个平方
它的平方应该就等于
a加上b这个向量 与a加上b这个向量
作点积 也就是所谓的内积
根据内积的线性运算性质
这个也就等于
a与a作内积 再加上两倍的a与b的内积
再加上b与b作内积
因为根据内积的定义
这两头分别是a的长度的平方
和b的长度平方
再根据内积的Cauchy-Schwarz不等式
a与b的内积 它的绝对值
应该是小于等于 a与a作内积的开方
乘上b与b作内积的开方
而这个开方 正好是这个向量的长度
所以说 利用长度定义
以及Cauchy-Schwarz不等式
那么这个表达式 给它我们就可以
放大到a的长度的平方 加上两倍的a的长度
乘上b的长度 再加上b的长度的平方
而这 应该是一个完全平方数
也就是 a的长度 加上b的长度
括起来的平方
那么 因为长度是非负数
在这个不等式两端开方
我们就会得到 我们需要的
向量长度的三角不等式
关于向量的长度 实际上 在前面
我们已经接触过 譬如说
如果我是在实数里面 谈这个长度的时候
大家知道 这指的就是
两个实数差的绝对值
实际上就是数轴上两个点间的距离
如果我们谈的是平面上的点的时候
假设两个点 分别用 x1 y1 和x2 y2 来表示
那么现在我们定义的 就是什么
就是 这两个点的距离 定义的就是
x1减掉x2的平方 加上y1减y2的平方
类似的 在R3中两个点
我们也知道 现在定义的距离
就是我们知道的一般距离
那么对一般的 Rn中的两个点
A和B来说 咱们定义它们的距离
用d A B来表示
就定义成以A为起点 B为终点的
这个向量的长度
相应的 向量长度的三角不等式
利用两点间的距离来表示的时候
指的是A B两点的距离小于等于
A到C的距离 再加上C到B的距离
而最后这一个
关于两点距离的三角不等式
这就是我们熟知的
在平面上三角形三个边长之间的关系
这是关于向量长度的概念
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
--二重极限的定义
--二重极限的例题
--二次极限的定义
-第一章 多元函数微分学--第一节练习题
-第二节 多元函数的偏导数
--偏导数的概念
--偏导数的几何意义
--高阶偏导数的概念
-第一章 多元函数微分学--第二节练习题
-第三节 多元函数的全微分
--全微分的概念
--可微的必要条件
--可微的充分条件
--可微的充要条件
--多元函数的原函数
-第一章 多元函数微分学--第三节练习题
-第四节 多元函数的微分法
--隐函数存在定理
--隐函数组求导法
-第一章 多元函数微分学--第四节练习题
-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量
--方向导数的概念
--方向导数的计算
-第一章 多元函数微分学--第五节练习题
-第六节 映射及其微分
--复合映射的微分法
-第一章 多元函数微分学--第六节练习题
-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)
-第一章 多元函数微分学--第七节练习题
-第一节 多元函数微分学的几何应用
-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题
-第二节 多元函数的极值
--极值点的判别法
--极值问题举例
-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题
-第三节 多元函数的条件极值
--条件极值问题举例
--最小二乘法
-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题
-第一节 二重积分的概念和性质
--二重重积分引入
--二重积分定义
--二重积分性质
-第二节 二重积分的计算
-第三章重积分--第二节练习题
-第三节 极坐标系及一般坐标系
--极坐标系
--一般坐标系
-第三章重积分--第三节练习题
-第四节 三重积分
--三重积分的引入
--三重积分的定义
--三重积分的性质
--直角坐标系
--空间坐标变换
--空间柱坐标系
--球坐标系
--球坐标系例题
-第三章重积分--第四节 练习题
-第五节 第一类曲线积分
-第三章重积分--第五节 练习题
-第六节 第一类曲面积分
-第三章重积分--第六节 练习题
-第七节 含参变量积分
--含参定积分的定义
--含参积分的连续性
--含参积分的导数
--含参积分的例题
-- 广义含参积分的一致收敛性
-第三章重积分--第七节 练习题
-第一节 第二类曲线积分
-第四章 向量分析--第一节 练习题
-第二节 Green公式及其应用
-第四章 向量分析--第二节 练习题
-第三节 第二类曲面积分
--曲面的定向
-第四章 向量分析--第三节 练习题
-第四节 Gauss公式与Stokes公式
--Gauss公式
-第四章 向量分析--第四节 练习题
-第五节 无源场,保守场与调和场
--平面保守场
--势函数及其计算
--空间保守场
--常见的场
-第四章 向量分析--第五节 练习题
-第一节 微分方程的基本概念
--微分方程概念举例
-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)
--变量分离方程
--齐次型方程
-第五章 常微分方程--第二节 练习题
-第三节 高阶线性微分方程解的结构
-第五章 常微分方程--第三节 练习题
-第四节 高阶线性常系数微分方程
--欧拉方程
--欧拉方程举例
-第五章 常微分方程--第四节 练习题