方向向量與法向量是什麼意思?

時間 2021-06-09 02:45:20

1樓:天下無難課

「向量」的標準說法就是「有方向的數量」,不僅有大小,還有方向,可以用乙個有向線段來視覺化地表示。你以前比較兩個數的大小是在一根數軸上,距離零點更遠的那個數,它的絕對值就大些。但是,如果用乙個平面(x,y軸)上的點來表示乙個數,來描述它的話就不止有到原點的距離,還有「方向」了,就是它與原點連線的線段與x軸線之間的夾角。

這個「有方向的量」其實就是乙個陣列,陣列裡的數字的多少(有幾類數字來描繪這個量)就是這個「向量」的維數。對於平面上的乙個有向線段,你可以用長度和角度(兩個類數字)來描述,也可以用它的x,y軸的座標(兩個數軸上的)制來描述,所以它是乙個二維向量。

知道向量是啥了,再來說「方向」向量和法向量的差別。向量自帶「方向」,所以,再加乙個「方向」作為形容詞是沒啥意義的,有點多餘,這可能是為了把一般泛指的向量與法向量這個特殊的向量區分開來。

法向量的特殊性在於人們在數學上通常用乙個「向量」來表示乙個平面的方向。當我們提到乙個線段的方向時,我們通常是指從線段在原點的一端指向線段的另乙個末端的方向,那麼,乙個平面的方向又是如何標明的呢?我們就用一根與該平面垂直的線段(一端與平面接觸)離開平面所指的方向來代表,這個與平面垂直的指向離開平面方向的有向線段就是「法向量」。

因為我們對於平面的方向只考慮「方向」,不必考慮「大小」的問題,所以法向量用乙個1個單位長度的有向線段就行了。

可是,與乙個平面垂直並指向離開它的線段可以有兩個(正反,陰陽)截然相反的方向,到底哪個才是平面的方向呢?這就看研究問題時的需要了,由你定。比如乙個平面朝太陽的一面(陽面)被你定為為正方向,背陰面為負。

顯然,「法向量」不一定正好指向太陽,這個「正反,陰陽」就看大概了,精確值還是看這個法向量在x,y,z軸(3維向量)上的座標(正反大方向確定後)的數值啦。

方向向量與法向量都是向量,可以看成乙個是泛指,乙個是特指,就像「乙個是作為人的人」和「乙個是作為學生的人」,都是人,乙個是一種奇怪的泛指,乙個是對學生的特指。

2樓:善財童子

方向向量(directional vector)表徵的是直線,法向量(normal vector)表徵的平面/曲面,方向向量顧名思義它與直線共線,指出直線的方向(這麼說好像不對,姑且這樣理解吧),而法向量與平面/曲面垂直的單位向量,

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