向量的点乘和叉乘

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向量的点乘和叉乘

2024-07-05 23:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

1. 向量的点乘

定义:

向量点乘又称为内积,结果为标量。

已知空间中的两个向量:a = (x1,y1,z1) , b = (x2,y2,z2) , 则向量a和向量b的内积为:

 a\cdot b=|a||b|cos\theta = x1x2+y1y2+z1z2

几何意义:

       点乘的结果表示a 在 b 方向上的投影与 ||b|| 的乘积,反映了两个向量在方向上的相似度,结果越大越相似。基于结果可以判断这两个向量是否是同一方向,是否正交垂直,具体对应关系为:

       

        同理,可以内积可以用来计算两个向量之间的夹角:

 \theta = arccos(\frac{a\cdot b}{|a||b|}) = arccos(\frac{x1x2+y1y2+z1z2}{|a||b|}) 

代数性质:

2.向量的叉乘

        定义:叉乘(cross product)又称叉积、外积、向量积(vector product),是对三维度空间中的两个向量的二元运算,使用符号 X。与点积不同,它的运算结果是向量。

已知空间中线性无关的两个向量:a = (x1,y1,z1) , b = (x2,y2,z2) , 则向量a和向量b的外积为:

\mathbf{a}\times \mathbf{b} = \left \| \mathbf{a }\right \|\left \| \mathbf{b} \right \|sin(\theta )\mathbf{n}

        其中:  \theta 表示 a 和 b 在它们所定义的平面上的夹角(0^{\circ }\theta180^{\circ })。‖a‖ 和 ‖b‖ 是向量  a 和 b  的模长,而 n 则是一个与 a 、b 所构成的平面垂直的单位向量,方向由右手定则决定。根据上述公式,当 a 和 b 平行(即\theta为 0° 或 180°)时,它们的外积为零向量 0。

     

        矩阵表示:

               

 

代数性质:  



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