벡터의 연산
STEP 1
개념 읽기
번호 순서대로 읽어요. 색 상자는 꼭 외울 것, 점선 상자는 이해만 하면 되는 예시예요.
이 개념에서 배울 것
크기와 방향을 함께 가진 양을 벡터라 해요. 덧셈은 삼각형법·평행사변형법으로, 뺄셈은 로 계산하며, 영벡터가 아닌 두 벡터는 일 때 서로 평행해요.
정의 — 뜻, 외우기성질·공식 — 외우기주의 — 틀리기 쉬운 곳예 — 이해만점선 밑줄 다른 개념과 이어진 말 — 오른쪽 카드(휴대폰은 오른쪽 ‹ 탭)에서 청록 앞 개념 · 주황 뒤 개념형광 핵심 용어
1벡터의 뜻과 크기
정의벡터와 벡터의 크기
길이·넓이·질량처럼 크기만으로 정해지는 양을 스칼라라 하고, 속도·힘처럼 크기와 방향을 함께 가진 양을 벡터 라 한다.
점 A 에서 점 B 로 향하는 방향과 선분 AB 의 길이를 함께 가진 벡터를 로 나타낸다.
이때 A 를 시점, B 를 종점이라 한다. 벡터를 한 문자로 , 처럼 나타내기도 한다.
의 크기는 선분 AB 의 길이이고 로 나타낸다.
의 크기는 로 나타낸다.
크기는 길이이므로 항상 이상의 실수이다.
점 A 에서 점 B 로 향하는 방향과 선분 AB 의 길이를 함께 가진 벡터를 로 나타낸다.
이때 A 를 시점, B 를 종점이라 한다. 벡터를 한 문자로 , 처럼 나타내기도 한다.
의 크기는 선분 AB 의 길이이고 로 나타낸다.
의 크기는 로 나타낸다.
크기는 길이이므로 항상 이상의 실수이다.
학생
벡터는 그냥 선분이랑 뭐가 달라요?
쌤
선분은 길이만 있지만, 벡터는 크기와 방향을 함께 가져요. 그래서 와 는 크기는 같아도 서로 다른 벡터예요.
정의서로 같은 벡터와 역벡터
두 벡터 , 의 크기와 방향이 각각 같을 때 서로 같다고 하고 로 나타낸다.
시점의 위치가 달라도 크기와 방향이 같으면 같은 벡터이다. 평행사변형 ABCD 에서 이다.
와 크기는 같고 방향이 반대인 벡터를 의 역벡터 라 하고 로 나타낸다.
특히 이다.
시점의 위치가 달라도 크기와 방향이 같으면 같은 벡터이다. 평행사변형 ABCD 에서 이다.
와 크기는 같고 방향이 반대인 벡터를 의 역벡터 라 하고 로 나타낸다.
특히 이다.
정의영벡터와 단위벡터
시점과 종점이 같은 벡터 는 크기가 이다. 크기가 인 벡터를 영벡터 라 하고 으로 나타낸다. 영벡터의 방향은 생각하지 않는다.
크기가 인 벡터를 단위벡터 라 한다.
영벡터가 아닌 와 방향이 같은 단위벡터는 이다.
크기가 인 벡터를 단위벡터 라 한다.
영벡터가 아닌 와 방향이 같은 단위벡터는 이다.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
일 때, 와 방향이 반대인 단위벡터는?
자세히 보기펼치기왜 그런지예제
평면 위의 벡터를 평면벡터, 공간 위의 벡터를 공간벡터라 해요.
벡터의 덧셈·뺄셈·실수배와 연산 법칙은 평면벡터와 공간벡터에서 똑같이 성립해요.
예단위벡터 만들기
이면 와 방향이 같은 단위벡터는 이에요.
방향이 반대인 단위벡터는 이에요.
벡터를 자신의 크기로 나누면 방향은 그대로이고 크기만 이 돼요.
방향이 반대인 단위벡터는 이에요.
벡터를 자신의 크기로 나누면 방향은 그대로이고 크기만 이 돼요.
2벡터의 덧셈
성질삼각형법
, 처럼 의 종점에 의 시점을 이어 붙이면
이렇게 더하는 방법을 벡터 덧셈의 삼각형법 이라 한다.
이렇게 더하는 방법을 벡터 덧셈의 삼각형법 이라 한다.
학생
가운데 문자가 지워진다는 게 무슨 뜻이에요?
쌤
처럼 앞 벡터의 종점과 뒤 벡터의 시점이 같은 문자 B 이면, B 를 지우고 A 에서 C 로 바로 가는 벡터 가 돼요. 처럼 여러 개도 이어져요.
삼각형법
성질평행사변형법
, 처럼 시점을 같게 놓고 평행사변형 ABCD 를 만든다.
이므로
즉 시점이 같은 두 벡터의 합은 두 벡터로 만든 평행사변형의 대각선 벡터이다.
이므로
즉 시점이 같은 두 벡터의 합은 두 벡터로 만든 평행사변형의 대각선 벡터이다.
평행사변형법과 뺄셈
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
를 간단히 하면?
꼬리 잇기는 종점과 시점이 같을 때만
✗ 틀린 풀이
왜 틀렸나 는 앞 벡터의 종점과 뒤 벡터의 시점이 같을 때만 성립한다.
✓ 바른 풀이
의 종점 B 와 의 시점 A 가 다르므로 문자를 지울 수 없어요.
시점이 같은 두 벡터의 합은 평행사변형법으로 구해요.
시점이 같은 두 벡터의 합은 평행사변형법으로 구해요.
⚠ 주의크기는 그대로 더해지지 않는다
와 는 일반적으로 달라요.
, , 인 직각삼각형 ABC 에서
두 값이 같은 것은 두 벡터의 방향이 같을 때뿐이에요.
, , 인 직각삼각형 ABC 에서
두 값이 같은 것은 두 벡터의 방향이 같을 때뿐이에요.
자세히 보기펼치기왜 그런지
꼬리 잇기로 더하는 순서
- 1앞 벡터의 종점과 뒤 벡터의 시점이 같은지 봐요.다르면 같은 벡터나 역벡터로 바꾸어 맞춰요. 예:
- 2가운데 문자 B 를 지우고 처음 시점과 마지막 종점만 남겨요.
- 3세 개 이상도 같은 방법으로 차례로 이어요.
- 4되돌아오면 영벡터예요.
3벡터의 뺄셈
정의벡터의 뺄셈
는 에 의 역벡터를 더한 것이다.
성질시점을 같게 놓은 뺄셈
이므로
시점이 같은 두 벡터의 차는 빼는 벡터의 종점(A)에서 빼어지는 벡터의 종점(B)으로 향하는 벡터이다.
시점 O 는 아무 점이어도 되므로 처럼 시점을 원하는 점으로 바꿀 수 있다.
시점이 같은 두 벡터의 차는 빼는 벡터의 종점(A)에서 빼어지는 벡터의 종점(B)으로 향하는 벡터이다.
시점 O 는 아무 점이어도 되므로 처럼 시점을 원하는 점으로 바꿀 수 있다.
학생
의 방향이 헷갈려요. 왜 A 에서 B 로 가요?
쌤
에 를 더하면 가 되니까 예요. 빼는 벡터의 종점 A 에서 출발한다고 기억하면 돼요.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
를 간단히 하면?
뺄셈의 방향
✗ 틀린 풀이
왜 틀렸나 는 A 에서 B 로 가는 벡터이므로 이다.
✓ 바른 풀이
에서 를 이항한 거예요.
「뒤에 쓴 벡터의 종점에서 앞에 쓴 벡터의 종점으로」라고 기억해요.
「뒤에 쓴 벡터의 종점에서 앞에 쓴 벡터의 종점으로」라고 기억해요.
4실수배와 연산 법칙
정의벡터의 실수배
실수 와 의 곱 는 다음과 같다. ()
이면 와 방향이 같고 크기가 인 벡터
이면 와 방향이 반대이고 크기가 인 벡터
이면
또 이면 이다.
이면 와 방향이 같고 크기가 인 벡터
이면 와 방향이 반대이고 크기가 인 벡터
이면
또 이면 이다.
공식벡터의 연산 법칙
교환법칙
평행사변형의 대각선은 어느 변부터 따라가도 같다.
결합법칙
그래서 괄호 없이 로 쓴다.
영벡터·역벡터
실수배의 결합법칙
분배법칙
, 은 실수
학생
벡터식도 문자식처럼 계산해도 돼요?
쌤
네. 교환법칙·결합법칙·분배법칙이 성립하니까 괄호를 풀고 는 끼리, 는 끼리 모아 정리하면 돼요.
벡터식 정리
↳◀괄호를 풀어요
↳◀동류항끼리 모아요
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
를 간단히 하면?
음수를 곱할 때 부호
✗ 틀린 풀이
왜 틀렸나 음수를 괄호 안의 모든 항에 곱해야 하므로 이다.
✓ 바른 풀이
를 괄호 안의 모든 항에 곱해요.
이에요.
이에요.
자세히 보기펼치기왜 그런지그림
연산 법칙이 문자식과 같으므로 벡터식은 문자식처럼 괄호를 풀고 동류항을 모아 정리해요.
, 를 문자 , 처럼 다루면 돼요.
공간벡터도 같은 법칙으로 더해요.
직육면체에서 마주 보는 모서리는 평행하고 길이가 같으므로 , 이에요.
공간벡터의 덧셈
직육면체 ABCD-EFGH
5벡터의 평행과 일차결합
정의두 벡터의 평행
영벡터가 아닌 두 벡터 , 의 방향이 같거나 반대일 때 두 벡터는 서로 평행 하다고 하고 로 나타낸다.
이면 인 이 아닌 실수 가 있고, 그 역도 성립한다.
이면 인 이 아닌 실수 가 있고, 그 역도 성립한다.
학생
평행하면 같은 벡터예요?
쌤
아니요. 평행은 방향이 같거나 반대이기만 하면 돼요. 같은 벡터는 크기와 방향이 모두 같아야 해요.
성질세 점이 한 직선 위에 있을 조건
서로 다른 세 점 A, B, C 가 한 직선 위에 있을 조건은
를 만족시키는 실수 가 있는 것이다.
두 벡터의 시점이 A 로 같고 서로 평행하므로 세 점이 한 직선 위에 놓인다.
를 만족시키는 실수 가 있는 것이다.
두 벡터의 시점이 A 로 같고 서로 평행하므로 세 점이 한 직선 위에 놓인다.
성질일차결합과 계수 비교
, 가 영벡터가 아니고 서로 평행하지 않을 때
이면 ,
특히 이면
이유: 이면 가 되어 와 가 평행하거나 이 되기 때문이다.
평면 위의 모든 벡터는 이런 두 벡터 , 를 써서 꼴(일차결합)로 단 한 가지로 나타낼 수 있다.
이면 ,
특히 이면
이유: 이면 가 되어 와 가 평행하거나 이 되기 때문이다.
평면 위의 모든 벡터는 이런 두 벡터 , 를 써서 꼴(일차결합)로 단 한 가지로 나타낼 수 있다.
한 벡터를 두 벡터로 나타내는 순서
- 1기준이 되는 두 벡터를 정해요.평행사변형 ABCD 이면 ,
- 2구하는 벡터를 꼬리 잇기로 쪼개요.
- 3조각마다 같은 벡터·역벡터·실수배로 바꿔요.M 이 BC 의 중점이면
- 4정리해요.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
영벡터가 아니고 서로 평행하지 않은 두 벡터 , 에 대하여 일 때, 의 값은?
자세히 보기펼치기외우기 카드
가리고 떠올리기
□ 에 들어갈 것을 종이에 써 보고 「정답 보기」로 확인하세요. 맞혔으면 「더 가리기」로 넘어가요. 마지막 단계는 오른쪽 전체를 가려요.
단계 1 / 2
단계 1 / 2빼는 벡터의 종점에서 출발
단계 1 / 2
한눈에 정리
이것만은 꼭 기억하세요. 읽은 내용을 떠올리며 하나씩 확인해 보세요.
- 1크기와 방향을 함께 가진 양을 벡터라 한다. 점 A 에서 점 B 로 향하는 벡터는 , 그 크기(선분 AB 의 길이)는 로 나타낸다.
- 2덧셈은 꼬리 잇기 , 뺄셈은 시점을 같게 놓은 이다.
- 3실수배 는 크기가 이고, 이면 와 같은 방향, 이면 반대 방향이다.
- 4영벡터가 아닌 두 벡터 , 에 대하여 는 ( 인 실수)와 같다.
✗ 자주 하는 실수
- 를 로 써요. 바른 결과는 이에요.
- 라고 생각해요. 크기는 두 벡터의 방향이 같을 때만 그대로 더해져요.
- 를 로 전개하여 부호를 놓쳐요.
STEP 2
예제로 익히기
풀이를 보기 전에 먼저 직접 풀어 보고, 한 단계씩 펼쳐 확인하세요.
- 예제 1를 간단히 하시오.
- 예제 2평행사변형 ABCD 에서 , 이고, 변 BC, CD 의 중점을 각각 M, N 이라 할 때, 을 , 로 나타내시오.
a b A B C D M N - 예제 3, 가 영벡터가 아니고 서로 평행하지 않을 때, 두 벡터 와 가 서로 평행하도록 하는 실수 의 값을 모두 구하시오.
다음 공부
설명에서 참고한 다른 과목 개념: 중2 사각형의 성질, 중1 일차식의 계산기하 목차