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

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向量的内积与长度-2

下一节:R^n中的点列的收敛性

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向量的内积与长度-2课程教案、知识点、字幕

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

微积分——多元函数与重积分课程列表:

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-1

--向量的内积与长度-2

--R^n中的点列的收敛性

--内点、外点、边界点-1

--内点、外点、边界点-2

--开集、闭集、区域

--多元函数的有关概念

--二重极限的定义

--二重极限的例题

--二次极限的定义

--连续与一致连续的定义

--连续函数的性质-1

--连续函数的性质-2

--连续函数的性质-3

-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

--混和偏导数与求导顺序无关的条件

-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

--复合函数微分法之一

--复合函数微分法之二

--复合函数求导数(举例)

--隐函数存在定理

--隐函数求导法(举例)

--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

--梯度向量的概念与计算

-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

--映射与连续映射的概念

--映射的导数、微分、雅克比矩阵

--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)

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式-2

--二元函数带有Lagrange型余项的泰勒公式

-第一章 多元函数微分学--第七节练习题

第二章 多元函数微分学应用

-第一节 多元函数微分学的几何应用

--空间曲线的切线与法平面(之一)

--空间曲线的切线与法平面(之二)

--空间曲线的切线与法平面问题举例

--曲面的切平面与法线(之一)

--曲面的切平面与法线(之二)

--曲面的切平面与法线(之三)

--曲面的切平面与法线问题举例

-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

--极值点的概念和必要条件

--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

--二元函数条件极值问题的提法

--三元函数条件极值问题的提法(之一)

--三元函数条件极值问题的提法(之二)

--条件极值问题的直接解法

--条件极值问题的Lagrange解法

--条件极值问题举例

--多元函数在有界闭域上的最值

--最小二乘法

-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题

第三章重积分

-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

--关于二重积分性质的例题

-第二节 二重积分的计算

--二重积分的计算:直角坐标系(1)

--二重积分的计算:直角坐标系(2)

--二重积分的计算:直角坐标系(3)

-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

--二重积分的一般坐标变换公式

--二重积分的计算:极坐标系

--二重积分的计算:极坐标系例题

--二重积分的计算:一般坐标系例题

-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

--三重积分的计算:例题(1)

--三重积分的计算:例题(2)

--空间坐标变换

--空间柱坐标系

--空间柱坐标系例题(1)

--空间柱坐标系例题(2)

--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

--第一类曲线积分的引入

--第一类曲线积分的定义

--第一类曲线积分的性质

--第一类曲线积分的计算公式

--第一类曲线积分的计算例题

-第三章重积分--第五节 练习题

-第六节 第一类曲面积分

--第一类曲面积分的引入

--第一类曲面积分的定义

--第一类曲面积分的性质

--第一类曲面积分的计算公式

--第一类曲面积分的计算例题(1)

--第一类曲面积分的计算例题(2)

-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

--广义含参积分的连续性和积分导数

-第三章重积分--第七节 练习题

第四章 向量分析

-第一节 第二类曲线积分

--第二类曲线积分的引入

--第二类曲线积分的定义

--第二类曲线积分的性质第二类曲线积分的性质

--第二类曲线积分的性质

-第四章 向量分析--第一节 练习题

-第二节 Green公式及其应用

--平面第二类曲线积分:Green公式

--平面第二类曲线积分的计算:利用Green 公式

-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

--第二类曲面积分的引入

--第二类曲面积分的定义与性质

--第二类曲面积分的计算

-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

--第二类曲面积分的计算:Gauss公式

--Stokes公式及其应用

-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

第五章 常微分方程

-第一节 微分方程的基本概念

--微分方程概念举例

--微分方程的基本概念

--一阶微分方程定解问题解的存在唯一性

-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

--可化为齐次型方程的方程

--一阶线性微分方程的概念和解的性质

--一阶线性微分方程的解法

--Bernoulli方程

--可降阶方程(之一)

--可降阶方程(之二)

-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

--线性微分方程解的性质

--函数组线性相关(无关)的概念

--函数组线性相关的必要条件

--线性微分方程解函数组线性相关的判别法

--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

--视频5--17 二阶线性齐次微分方程的特征法

--n阶线性齐次微分方程的特征法

-- 线性齐次微分方程的特征法举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之一)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法(之二)

--欧拉方程

--欧拉方程举例

-第五章 常微分方程--第四节 练习题

向量的内积与长度-2笔记与讨论

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