什麼是向量長度?
向量的長度(大小)以 \( \lvert \vec{v} \rvert \) 表示,指的是從向量起點到終點的直線距離。它永遠是非負數,而且與向量的方向無關。本計算器可依照二維或三維向量的分量,計算出該向量的長度。
計算器使用說明
先選擇你的向量是二維(2D)還是三維(3D),接著輸入 x 與 y 分量(三維向量再加上 z 分量)。各分量可以是正數、負數或零。計算器會將每個分量平方後相加,再開根號,得出向量長度。
公式說明
這個公式其實就是畢氏定理的延伸。在二維中,
$$\lvert \vec{v} \rvert = \sqrt{\text{x}^{2} + \text{y}^{2}}$$在三維中,再加上第三個平方項:
$$\lvert \vec{v} \rvert = \sqrt{\text{x}^{2} + \text{y}^{2} + \text{z}^{2}}$$由於平方會消除負號的影響,因此結果一定是正值。計算結果旁也會顯示平方和,方便你逐步核對每個步驟。
實際範例
以三維向量 \( v = (3, 4, 12) \) 為例,將各分量平方:
$$9 + 16 + 144 = 169$$因此長度為 \( \sqrt{169} = 13 \)。另一個經典的二維範例是 \( (3, 4) \):
$$9 + 16 = 25$$所以 \( \lvert \vec{v} \rvert = \sqrt{25} = 5 \)。
常見問題
向量長度可能是負數嗎?不會。因為它是平方和的平方根,所以長度永遠是零或正數,只有在零向量的情況下才會等於零。
計算結果的單位是什麼?長度會沿用分量的單位。例如 x、y、z 以公尺為單位,計算出的長度也會是公尺。
方向會影響結果嗎?不會。長度只衡量大小,方向相反的兩個向量也可能擁有相同的長度。