Kann man Ortsvektoren addieren?


20.11.2023, 14:54

Ich denke eine (grafische) Addition von Ortsvektoren widerspricht der Definition von Ortsvektoren. Sobald man einen Ortsvektor verschiebt, handelt es sich entweder nicht mehr um einen Ortsvektor oder nicht mehr um den ursprünglichen Ortsvektor. Der zugrundeliegende performative Sprechakt dieser Umdeutung ist vermutlich vielen nicht bewusst oder wird stillschweigend vorausgesetzt ( sie z.B den Beitrag über Performativität bei Wikipedia)

6 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Ich sehe es genau so wie du (in der Ergänzung).

Ortsvektoren entsprechen (grob) der Ordinalskala der "Skalenniveaus" (https://de.wikipedia.org/wiki/Skalenniveau).

Für den Physiker gibt es noch weitere Argumente:

Die Lage eines beliebigen Punktes wird durch einen Ortsvektor dargestellt - und zwar durch das 1-fache eines Ortsvektors. Was ein anderes Vielfaches eines Ortsvektors darstellen soll, ist erst mal nicht definiert, jedenfalls ist es kein Punkt.

Ein Verschiebungsvektor hat eine Länge, hat aber den "Ortsvektor-Faktor" 0, damit kann man zu einem Ortsvektor beliebig Verschiebungsvektoren addieren und erhält jedesmal wieder einen Ortsvektor. (Verschiebungsvektoren kann man mit jeder beliebigen Zahl multiplizieren und erhält wieder einen Verschiebungsvektor.)

Normierte "baryzentrische Koordinaten" (https://de.wikipedia.org/wiki/Baryzentrische_Koordinaten) stellen "gewichtete Summen" von Ortsvektoren dar, die ihrerseits einen Ortsvektor darstellen, da die Summe der Vorfaktoren 1 ist.

Der Schwerpunkt eines Dreiecks ist

1/3 A + 1/3 B + 1/3 C

(wobei die Punkte A, B, C mit ihren Ortsvektoren identifiziert werden).

Jeder Punkt der Ebene lässt sich als "Linearkombination" der Ortsvektoren darstellen, wobei die Summe aller Koeffizienten wieder 1 ist; für Punkte außerhalb des Dreiecks ist mindestens einer der Koeffizienten negativ, und es kann auch ein Koeffizient größer als 1 werden.

Das lässt sich - ebenso wie Einheiten - verwenden, um auf Rechenfehler zu prüfen.

Auch im Bereich "Programmieren" unterscheidet man in manchen Frameworks zwischen Ortsvektoren und Verschiebungsvektoren. Z. B. gilt im .NET-Framework:

Ortsvektor entspricht Point

Verschiebungsvektor entspricht Rectangle (wobei "Rectangle" ursprünglich eine frei verschiebbare geometrische Form bedeutet, aber weil sie durch zwei gegenüberliegende Ecken definiert wird - die Seiten sind parallel zu den Koordinatenachsen -, lässt sich das Konstrukt auch als Verschiebungsvektor "missbrauchen")

Rectangle + Rectangle ist definiert und ergibt eine Größe vom Typ Rectangle

Rectangle - Rectangle ist definiert und ergibt Rectangle

Zahl * Rectangle ist definiert und ergibt Rectangle

Point + Rectangle ist definiert und ergibt Point

Point - Rectangle ist definiert und ergibt Point

Point - Point ist definiert und ergibt Rectangle

Point + Point ist NICHT definiert

Zahl * Point ist NICHT definiert

Rectangle - Point ist NICHT definiert

etc.

(Ebenso mit DateTime - Zeitpunkt - und TimeSpan - Zeitspanne -)

Woher ich das weiß:Hobby – Hobby, Studium, gebe Nachhilfe
Inkognito-Nutzer   21.11.2023, 14:56

Interessanter Vergleich mit der Ordinalskala und interessante weitere Beispiele 👍

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PWolff  23.11.2023, 14:08
@Inkognito-Fragesteller

Da habe ich mich ein wenig vertan: es ist eher die "Kardinalskala" - man kann ja Differenzen bilden, jedoch gibt es immer noch keinen absoluten "Nullpunkt".

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Für Vektoren ist eine Addition definiert (Vektorraum-Axiome). Wann eine solche Addition sinnvoll ist, hängt von dem konkreten Problem ab.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

Stell dir die Addition zweier Ortsvektoren als Diagonale des entsprechenden Parallelogramms vor, dann haben beide ihren "Fuß" im Ursprung.

Inkognito-Nutzer   21.11.2023, 15:02

Siehe meine Ergänzung zur Fragestellung

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Ein Vektor ist eine Differenz zwischen zwei Punkten. Eine Differenz kannst du auf andere Differenzen oder auch auf absolute Werte addieren.

Ein Ortsvektor ist eine Differenz zwischen Koordinatenursprung und einem anderem Punkt.

Natürlich kann man Ortsvektoren addieren. Es ist quasi, wie du schon geschrieben hast, eine Parallelverschiebung. Es wird quasi der Koordinatenursprung verschoben. Daraus resultiert ein neuer Ortsvektor, dessen Ursprung im ersten liegt.

Ich denke deine Definition ist nicht ganz korrekt. Ortsvektoren können überall im Raum liegen und es ist (im Studium zumindest) eher untypisch, dass sie bei 0 liegen.

Wozu man das allerdings braucht ist eine andere Frage. Oft ist es ja so, dass man bei Vektoraufgaben erstmal nicht versteht, was da eigentlich das Problem ist.