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自然坐标的单位方向矢量和直角坐标系中的单位方向矢量有何不同? A. 自然坐标中的单位方向矢量一般是变矢量。而直角坐标系中的是常矢量。 B. 没什么不同,都是单位矢量。 C. 都可以把矢量在这两个方向上

自然坐标的单位方向矢量和直角坐标系中的单位方向矢量有何不同? A. 自然坐标中的单位方向矢量一般是变矢量。而直角坐标系中的是常矢量。 B. 没什么不同,都是单位矢量。 C. 都可以把矢量在这两个方向上投影。 D. 不确定。

正确答案是 A


详细解释

直角坐标系(笛卡尔坐标系)中,我们定义三个单位方向矢量:
i\mathbf{i}j\mathbf{j}k\mathbf{k}(有时记作 ex,ey,ez\mathbf{e}_x, \mathbf{e}_y, \mathbf{e}_z)。它们

大小恒为 1;

方向在空间中固定不变(指向 xxyyzz 轴的正方向),是 常矢量


自然坐标系(内禀坐标系)用于描述沿已知轨迹的运动。它有两个主要的单位方向矢量:

切向单位矢量 et\mathbf{e}_t:沿质点运动轨迹的切线方向,指向运动方向(速度方向);

法向单位矢量 en\mathbf{e}_n:在密切平面内垂直于 et\mathbf{e}_t,指向轨迹曲线的曲率中心。

这两个矢量的特点是:

虽然它们的大小始终为 1,但 方向随着质点在轨迹上的位置不同而改变,因此它们是 变矢量,是位置(弧长)的函数。


对各个选项的分析

A. 自然坐标中的单位方向矢量一般是变矢量。直角坐标系中的是常矢量。
正确,符合上述说明。

B. 没什么不同,都是单位矢量。
错误,因为除了“单位长度”这个共性之外,一个常矢量、一个变矢量,有本质不同。

C. 都可以把矢量在这两个方向上投影。
虽然投影确实可以进行,但这描述的是功能,不能说明两者的本质区别,而且“两个方向”在自然坐标中是指切向和法向(二维平面运动时),直角坐标中是三个固定方向,选项没有切中“有何不同”的关键点。

D. 不确定。
错误,因为有明确区别。


因此,最准确回答“有何不同”的选项是 A

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