向量長度計算器
由分量求出任意 2D 或 3D 向量的歐幾里得長度或範數。
計算向量長度
在下方輸入向量分量。計算 2D 向量時,z 請填零。
關於向量長度
向量的大小就是向量的長度,與所指的方向無關,也稱為歐幾里得範數,或簡稱範數。對於分量為 x、y、z 的向量,其長度等於 x 的平方、y 的平方與 z 的平方之和的平方根。這個公式將直角三角形的畢氏定理延伸至三維座標空間。
若是二維向量,將 z 設為零即可。常見的例子是向量 (3, 4),它的長度為 5,因為 3 的平方加上 4 的平方等於 25。在三維空間中,同樣的邏輯先合併 xy 平面內的垂直距離,再納入沿 z 軸的深度。例如向量 (2, 3, 6) 的長度為 7,因為各分量的平方和為 49。
向量長度一定非負。將每個分量的正負號反轉,會使向量方向相反,但長度不變,因為平方會消除正負號的影響。只有零向量的長度為零。小數、分數及負數分量在數學上都有效,但所有座標必須使用相同的單位與座標尺度。
這項度量廣泛出現在數學、物理、工程、資料科學與電腦圖學中。速度向量的長度是速率,力向量的長度是力的大小,位移向量的長度則是起點與終點之間的直線距離。在機器學習與數值分析中,範數用於衡量參數向量、誤差及觀測值間距離的大小。
向量長度也用於向量正規化。將非零向量的每個分量除以其長度,就能得到方向相同、長度為一的單位向量。單位向量便於將方向與尺度分開處理。向量長度也會出現在利用內積求夾角的公式,以及正交性與收斂性的檢驗中。
本計算器使用內建的斜邊運算,以穩定地進行浮點數計算,結果最多顯示六位小數。符號代數中可能較適合使用精確根式,而小數結果更便於測量與實務應用。缺少某個維度時,請填零而不要留白,讓計算器能區分完整的 2D 向量與不完整的輸入。
向量長度範例
| 向量 | 長度 | 說明 |
|---|---|---|
| (3, 4) | 5 | 9 + 16 的平方根為 5。 |
| (2, 3, 6) | 7 | 各分量的平方和為 49。 |
| (-1, -2, -2) | 3 | 分量平方後,負號會消失。 |
如何計算向量長度
- 輸入向量的 x 與 y 分量。
- 輸入 z 分量;若為二維向量,則輸入零。
- 選取「計算長度」,求出歐幾里得範數。
- 查看結果,使用「重設」計算另一個向量。
向量長度常見問題
什麼是向量的大小?
向量的大小就是其非負長度,只衡量大小,不包含任何方向資訊。
如何計算向量長度?
將每個分量平方,把平方值加總後取平方根。這就是將畢氏定理應用於座標分量。
向量長度可以是負數嗎?
不可以,長度不能為負。只有零向量的長度為零,所有非零向量的長度都為正。
如何計算 2D 向量?
正常輸入 x 和 y 的值,並將 z 填為零。三維公式就會化為標準的二維公式。
大小與方向有什麼不同?
大小表示向量有多長或多強,方向表示它指向何處,通常以角度或單位向量表示。