向量、模长与投影
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标量只有大小,向量还包含方向。Cartesian 坐标中,向量 v=(vx,vy,vz),模长为 。单位向量等于 v 除以其非零模长,零向量没有唯一方向。
从头理解
想象沿一个方向观察风。你看到的是风在该方向的分量,而不是全部速度。沿单位方向 n 的投影为 。它可以正、负或零;零投影不意味着原向量为零。
例如 v=(3,4,0),长度为 5。沿 x 轴投影是 3,沿 y 轴是 4。两投影不能直接相加当长度,长度由平方和确定。
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单轴磁场通道测方向投影;磁矩、目标到测点位移和敏感轴都必须使用一致坐标。详细推导见 C02,空间磁场见 C09。
自测:v 与单位向量 n 垂直时投影是多少?
为零,因为 cos90°=0。此时改变传感器方向可能重新看到非零信号。
用投影做一次接收计算
设 B=(3,4,0) nT,模长是5 nT。接收轴 e=(1,0,0) 测得3 nT;轴 e=(1,1,0)/√2 测得7/√2≈4.95 nT。轴方向必须归一化,否则会把轴向量的长度误当增益。
检查 eᵀB_perp=0,就是检查垂直分量。回到 C09 时,这个点积是磁场投影到传感器的最后一步。
补充自测:反转接收轴后,模长和记录值分别怎样变化?
物理场模长不变,单轴记录值变号。这是坐标定义改变,并非目标发生变化。
继续阅读:C02 向量与坐标:先说清场指向哪里 · C09 磁偶极子:远处怎样看见一个有限目标
参考文献与继续学习
- OpenStax · Calculus Volume 3基础教材:向量、偏导、重积分与向量分析。英文;免费阅读。
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