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向量具有丰富的物理背景。向量是连接数学和物理的一个桥梁。 物理学研究的基本量之一是矢量。物理学中的矢量既有大小和方向,又有作用点。如力、位移、速度、加速度、动量、电场强度等都是物理学中研究的矢量,这些量贯穿于物理学的许多分支。矢量是现实存在的,在日常生活中可以观察、感受到的。物理中的矢量是数学中的向量的现实原型,为数学中的向量提供了丰富的物理背景。物理中的矢量与向量的差别只在于,矢量不但有大小和方向,而且还要考虑作用点;而向量和作用点无关。
向量是重要的数学模型。如果,用V表示向量的集合,则V对于向量的加法(+)运算满足结合律、交换律、有零元(存在零向量),有负元(每个向量都有与其方向相反、长度相等的向量),因此,V对于向量的加法运算构成交换群,即(V,+)是交换群。V中向量的加法、实数域R中的实数与向量的乘法(数乘.)运算满足线性空间的8条基本性质,因此,V、R对于对向量加法、数与向量乘法运算构成线性空间,即(V,R,+,.)是线性空间(向量空间)。V中向量的数量积运算可以刻画向量的长度,给V中的向量赋以长度(向量 的长度用║ ║表示)后,V、R对于向量的加法、实数与向量的乘法(数乘.)运算构成线性赋范空间,即 (V, R,+,.,║║)是一个线性赋范空间。群、线性空间、线性赋范空间都是重要的数学模型,也是抽象代数、线性代数、泛函分析的重要研究对象。因此,向量为理解抽象代数、线性代数、泛函分析提供了基本的数学模型。
向量有着广泛的应用。向量不仅在物理中有着大量的应用,而且高维向量被广泛地用来描述多指标的对象,从而在各个领域,包括社会科学,都有着广泛的应用。
向量简单易懂。向量被引入中学还因为它适合中学生的认知水平。向量的概念有着清楚的物理背景,学生很容易懂;向量的运算并不复杂,学生掌握起来没有困难。学习向量非常有助于培养学生的数学能力和应用数学解决实际问题的能力。
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