Разложение вектора по базисным векторам ( \mathbf{i} ) и ( \mathbf{j} ) является важной частью векторной алгебры и геометрии. Давай рассмотрим, как это сделать на примере вектора (\mathbf{a} = {2, -1}).
Вектор (\mathbf{a}) в двумерном пространстве обычно задается своими координатами ( (x, y) ), где ( x ) и ( y ) — это проекции вектора на оси ( x ) и ( y ) соответственно. В данном случае, координаты вектора (\mathbf{a}) равны ( x = 2 ) и ( y = -1 ).
Базисные вектора ( \mathbf{i} ) и ( \mathbf{j} ) в двумерной системе координат представляют собой единичные вектора по осям ( x ) и ( y ) соответственно:
- ( \mathbf{i} = (1, 0) )
- ( \mathbf{j} = (0, 1) )
Разложение вектора (\mathbf{a}) по базисным векторам ( \mathbf{i} ) и ( \mathbf{j} ) означает представление вектора (\mathbf{a}) в виде линейной комбинации этих базисных векторов:
[ \mathbf{a} = x \mathbf{i} + y \mathbf{j} ]
Подставим значения координат ( x ) и ( y ) в это выражение:
[ \mathbf{a} = 2 \mathbf{i} + (-1) \mathbf{j} ]
Это означает, что вектор (\mathbf{a}) можно представить следующим образом:
[ \mathbf{a} = 2 \mathbf{i} - \mathbf{j} ]
Графически это можно интерпретировать как:
- ( 2 \mathbf{i} ) — это вектор, направленный вдоль оси ( x ) и имеющий длину 2.
- ( -1 \mathbf{j} ) — это вектор, направленный вдоль оси ( y ) в отрицательном направлении и имеющий длину 1.
Таким образом, разложение вектора (\mathbf{a} = {2, -1}) по базисным векторам ( \mathbf{i} ) и ( \mathbf{j} ) выглядит так:
[ \mathbf{a} = 2 \mathbf{i} - \mathbf{j} ]
Это разложение показывает, что вектор (\mathbf{a}) можно представить как сумму двух векторов: одного вдоль оси ( x ) с коэффициентом 2 и другого вдоль оси ( y ) с коэффициентом -1.