Vad är längden av en vektor?
En vektor har både en riktning och en storlek. Storleken kallas vektorns längd eller belopp och skrivs med lodstreck, . Längden säger hur långt vektorn sträcker sig, oavsett åt vilket håll den pekar. Vektorn (3, 4) och vektorn (−4, 3) pekar åt olika håll men är lika långa.
Längden är alltid ett tal som är 0 eller större. Den enda vektorn med längden 0 är nollvektorn, där alla koordinater är 0. Alla andra vektorer har en positiv längd. Mer om vad man kan göra med vektorer, som att addera dem och multiplicera med tal, finns i vektorkalkylatorn.
Formeln för vektorns längd
Längden räknas med Pythagoras sats. Koordinaterna är kateterna i en rätvinklig triangel, och vektorn själv är hypotenusan:
- I planet:
- I rummet:
- Mellan två punkter A och B: räkna först AB = B − A, sedan längden av AB.
I planet är det direkt Pythagoras sats: gå x steg i sidled och y steg uppåt, så blir den raka sträckan roten ur summan av kvadraterna. I rummet används satsen två gånger. Först ger x och y diagonalen i golvplanet, sedan bildar den diagonalen och z en ny rätvinklig triangel. Det är samma resonemang som för rymddiagonalen i ett rätblock, där längd, bredd och höjd spelar rollen av koordinaterna.
Räknade exempel
Exempel 1: vektorn (3, 4)
Längden blir . Det är den klassiska 3-4-5-triangeln. Enhetsvektorn, som pekar åt samma håll men har längden 1, blir (0,6; 0,8).
Exempel 2: vektorn (1, 1) och exakt svar
Här blir längden , som inte går att skriva som ett exakt decimaltal. Kalkylatorn visar därför både den exakta formen och närmevärdet: √2 ≈ 1,41. På prov där uppgiften säger "exakt svar" är det rotformen som ska anges. En rot som innehåller en kvadratfaktor förenklas, så skrivs som , eftersom 8 = 4 · 2 och roten ur 4 är 2.
Exempel 3: en vektor i rummet
Vektorn (1, 2, 2) har längden . Vektorn (2, 3, 6) har längden .
Exempel 4: avståndet mellan två punkter
Punkterna A = (1, 2) och B = (4, 6) ger vektorn AB = (4 − 1, 6 − 2) = (3, 4). Avståndet mellan punkterna är längden av AB, alltså 5. Samma uträkning kallas ofta avståndsformeln när den skrivs direkt med punkternas koordinater.
Enhetsvektor
En enhetsvektor har längden 1. Man får den genom att dela vektorn med sin egen längd: . Den behåller riktningen men "normeras" till längden 1. Enhetsvektorer används när bara riktningen är intressant, till exempel för att ange en riktning i fysik eller datorgrafik. Vektorn (−6, 8) har längden 10, och dess enhetsvektor blir (−0,6; 0,8). Nollvektorn saknar enhetsvektor, eftersom den inte har någon riktning och man skulle dela med 0.
Vanliga fel
- Att glömma att kvadrera negativa koordinater rätt. (−6)² är 36, inte −36. Längden blir aldrig negativ.
- Att dra roten ur varje term för sig. är 5, inte 3 + 4 = 7.
- Att blanda ihop punkter och vektorer. Avståndet mellan två punkter är längden av skillnaden B − A, inte längden av B.
- Att avrunda för tidigt. Räkna med den exakta summan av kvadraterna och avrunda först i sista steget.
- Att glömma z-koordinaten i rummet, eller att ta med en z-koordinat som inte finns i en uppgift i planet.
Typiska uppgifter
En vanlig uppgift ger en vektor och frågar efter längden, ofta med exakt svar. Lösningen är alltid densamma: kvadrera koordinaterna, summera, dra roten och förenkla roten om det går.
En annan typ ger längden och frågar efter en okänd koordinat. Om vektorn (a, 4) ska ha längden 5 gäller , alltså och a = 3 eller a = −3. Glöm inte den negativa lösningen. Kalkylatorn kan användas för att kontrollera båda svaren.
En tredje typ ber om enhetsvektorn eller om en vektor med en viss längd i en given riktning. Då räknar man först enhetsvektorn och multiplicerar den med den önskade längden. Vill man ha en vektor med längden 10 i riktningen (3, 4) blir svaret 10 · (0,6; 0,8) = (6, 8). Skalärprodukten och vinkeln mellan vektorer bygger också på längden, se skalärproduktskalkylatorn.
Var används vektorlängd?
I fysik är längden av en hastighetsvektor farten och längden av en kraftvektor kraftens storlek. Går en båt 3 m/s åt öster medan strömmen drar den 4 m/s åt norr blir farten över botten 5 m/s. I navigation och kartor ger vektorlängden fågelvägen mellan två punkter. I datorgrafik och spel räknas avstånd mellan objekt hela tiden med samma formel, ofta i tre dimensioner.
Så gör du på räknaren
- Skriv hela uttrycket under roten: √(3² + 4²) =. Använd parentes runt summan.
- Negativa koordinater: skriv dem inom parentes innan du kvadrerar, (−6)².
- Vissa räknare har ett vektorläge med en funktion för längden. Formeln ovan fungerar på alla räknare.
- För enkla rötter och förenkling av rotuttryck finns rotkalkylatorn.
Fler verktyg för vektorer och matriser finns bland kalkylatorerna för matriser och vektorer och på matematiksidan.