Vektoren - Von der Theorie zur Praxis
Stell dir vor, du entwickelst bei Porsche Autos und musst Crash-Simulationen durchführen. Dabei reicht es nicht zu wissen, wie stark eine Kraft ist - du musst auch wissen, in welche Richtung sie wirkt. Genau hier kommen Vektoren ins Spiel.
Ein Vektor ist wie ein Pfeil, der durch seine Länge und Richtung festgelegt ist. Du kannst ihn dir als gerichtete Größe vorstellen - er sagt dir nicht nur "wie viel", sondern auch "wohin". Es gibt Ortsvektoren (verbinden einen Punkt mit dem Ursprung) und Verbindungsvektoren (verbinden zwei beliebige Punkte).
Das Rechnen mit Vektoren ist eigentlich ziemlich straightforward. Bei der Addition und Subtraktion rechnest du einfach komponentenweise: Die ersten Komponenten zusammen, die zweiten zusammen und so weiter. Bei der skalaren Multiplikation multiplizierst du jede Komponente mit derselben Zahl.
Merktipp: Vektoren sind wie Wegbeschreibungen - sie zeigen dir nicht nur die Entfernung, sondern auch die Richtung!
Das Skalarprodukt ist besonders wichtig, weil es dir drei coole Sachen ermöglicht: Du kannst die Länge eines Vektors berechnen, prüfen ob zwei Vektoren orthogonal (senkrecht) zueinander stehen, und den Winkel zwischen Vektoren bestimmen. Wenn das Skalarprodukt null ist, stehen die Vektoren senkrecht aufeinander.
Zum Schluss noch lineare Abhängigkeit: Zwei Vektoren sind kollinear (linear abhängig), wenn sie parallel sind. Drei Vektoren sind komplanar (linear abhängig), wenn sie alle in einer Ebene liegen. Sind sie linear unabhängig, spannen sie den ganzen Raum auf.