Нормализуйте вектор 2D или 3D, сохранив его направление.
Нормализация вектора
Выберите размерность и введите все компоненты вектора.
О единичных векторах
Единичный вектор — это вектор с длиной ровно один. Он задаёт направление без сохранения масштаба исходного вектора. Любой ненулевой вектор можно нормализовать, разделив каждую компоненту на его евклидову длину. Полученные компоненты задают то же направление, а квадратный корень из суммы их квадратов равен единице с точностью до обычного десятичного округления.
Для двумерного вектора с компонентами x и y длина равна квадратному корню из суммы квадратов x и y. В трёх измерениях под корень добавляется квадрат z. Калькулятор сначала вычисляет длину, затем делит на неё x, y и при необходимости z. У вектора (3, 4) длина равна 5, поэтому его единичный вектор — (0.6, 0.8). Умножение этого единичного вектора на 5 восстанавливает исходный вектор.
Важное исключение — нулевой вектор. Его длина равна нулю, а деление компонент на ноль не определено. У него также нет направления, которое можно сохранить, поэтому единственного связанного с ним единичного вектора не существует. Отрицательные компоненты допустимы и указывают направление вдоль отрицательных полуосей. Поддерживаются и десятичные значения. Результаты округляются до шести знаков после запятой, а расчёт использует полную точность чисел с плавающей точкой браузера.
Единичные векторы применяются в линейной алгебре, геометрии, физике, инженерии, графике и навигации. Они описывают координатные оси, направления сил, нормали к поверхностям, ориентацию камеры, направления скорости и базисы систем координат. Разделение направления и длины упрощает последующее задание нужного масштаба или физической интенсивности. В механике величина силы, умноженная на единичный вектор направления, даёт вектор силы. В компьютерной графике нормализованные нормали нужны для согласованных расчётов освещения. Используйте калькулятор для проверки нормализации, определения исходной длины или подготовки направляющих компонент для более сложных вычислений. Помните: из-за округления показанных компонент повторно вычисленная длина может немного отличаться от единицы.
Примеры
Вектор
Единичный вектор
Длина
(3, 4)
(0.6, 0.8)
Длина 5.
(1, 2, 2)
(0.333333, 0.666667, 0.666667)
Длина 3.
(-5, 0)
(-1, 0)
Направление вдоль отрицательной полуоси x.
Как пользоваться калькулятором
Выберите двумерный или трёхмерный вектор.
Введите все компоненты, при необходимости отрицательные или десятичные.
Нажмите «Вычислить единичный вектор».
Посмотрите длину и нормализованные компоненты.
Частые вопросы
Как найти единичный вектор?
Найдите длину исходного вектора и разделите на неё каждую компоненту. Направление сохранится, а длина станет равной единице.
Можно ли нормализовать нулевой вектор?
Нет, для этого потребовалось бы деление на ноль. Кроме того, у нулевого вектора нет определённого направления.
Меняет ли нормализация направление?
Нет, деление всех компонент на одну и ту же положительную длину сохраняет направление. Меняется только длина вектора.
Почему после округления длина иногда отличается от единицы?
Показанные компоненты округляются до конечного числа десятичных знаков. До вывода на экран вычисления сохраняют более высокую точность.
Для чего нужны единичные векторы?
Они задают чистое направление в физике, инженерии, графике и навигации. В линейной алгебре их также используют для построения ортонормированных базисов.