向量方法的起源

衡量物品的量,既可以用体积,也可以用重量。现代液体的量,一般用体积来衡量,比如饮料都是标注多少毫升,汽油也是多少升。自来水虽然按吨收费,水表直接测量的应该也是水的体积,直接把立方米换算成吨。

反正重量和体积是高度相关的。有了体积就可以换算成重量,有了重量也可以换算成体积。

古代测量粮食体积的升子

现代固态物品,比如粮食,面粉,饼干一般用重量衡量。那古代衡量粮食也常用到体积,比如李善长封公爵,岁禄4万石。这个石,就是体积单位。一般农家还用斗和升来衡量粮食的体积。东汉有个五斗米教。

杆秤应该精度不高

为什么衡量粮食,现代用重量,古代用到体积。应该是古代体积测量用统一制作的量具,误差更小,重量测量误差相对较大。

几何上,对图形做计算时,坐标系用坐标表示点的位置。通过点的连线来研究线段。向量方法用一个向量来表示线段的方向和大小。通过线段来研究点。向量方法有时候比解析几何方法更高效,计算量更小。用三角形三边长计算面积的海伦公式,用向量方法可以轻松证明

向量方法,相对于平面几何方法,优势更大。平面几何有许多公理,定理。向量方法核心的只有向量的数量积这个计算法则。通过数量积,可以计算两个向量之间的夹角,推导出正弦定理,余弦定理。形成完整的解三角形的一套方法。

可以用向量方法很容易证明用海伦公式

欧几里得的几何原本,使用了做辅助线的方法。中国古代虽然没有建立公理化的体系。赵爽用勾股方圆图证明勾股定理,也是用了添加辅助线的方法。

有些理论,古人没有发展出来,是因为测量条件不具备,没有实际需求。比如古人没有高速摄像机,无法捕捉抛物线的轨迹,没有天文望远镜,无法准确记录天体的轨迹。没有数据,所以无法研究运动学和力学,也没有发展出微积分来。

那古人有研究平面图形的条件和需求。为什么古人发展出了添加辅助线的方法,没有发展出向量这样更高效的方法?

木头制作的家具

还是因为添加辅助线,更符合人们的直觉和日常生活经验。缝衣服,割家具,人们都会考虑把图形拼接成想要的形状,所以考虑几何问题时,用到图形拼接的思维再正常不过了。

计算向量的数量积,会涉及到负数,比如两个向量垂直,他们的数量积就是0。如果两个非零向量的话,必然是正负数相抵,才算出来的0。

在欧几里得的时代,人们在计算中还没有广泛使用负数。在古代建立向量方法的数学工具不具备.

海螺的形状,可以用螺线来描述

在古代人们对平面图形的位置和长度信息,


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