数学-向量运算

article/2025/10/23 2:37:36

1、外积(差乘)

定义:向量ab的外积a×b是一个向量,其长度等于|a×b| = |a||b|sin∠(a,b),其方向正交于ab。并且,(a,b,a×b)构成右手系。
特别地,0×a = a×0 = 0.此外,对任意向量aa×a=0

P=(x1,y1)    Q=(x2,y2)

PxQ = x1y2-x2y1

例子:a=(1,2,0)  b=(3,40) i=(1,0,0) j=(0,1,0) k=(0,0,1)

axb = \begin{vmatrix} i & j&k \\ 1& 2 &0 \\ 3& 4 &0 \end{vmatrix}=(2*0-0*4)i-(1*0-0*3)j+(1*4-2*3)k=(0,0,-2)

几何意义:

在三维几何中,向量a和向量b的外积结果是一个向量,有个更通俗易懂的叫法是法向量,该向量垂直于a和b向量构成的平面。

在二维空间中,外积还有另外一个几何意义就是:|a×b|在数值上等于由向量a和向量b构成的平行四边形的面积。

若P×Q > 0 , 则P在Q的顺时针方向;

若P×Q < 0 , 则P在Q的逆时针方向;

若P×Q = 0 , P与Q共线,可能是同向也可能是反向;

性质:

a × b = -b × a. (反称性)

a + μb) × c = λ(a ×c) + μ(b ×c). (线性)

2、内积(点乘)

定义:两个向量ab的内积为 a·b = |a||b|cos∠(a, b),特别地,0·a =a·0 = 0;若ab是非零向量,则ab****正交的充要条件是a·b = 0。注意:点乘的结果是一个标量(数量而不是向量)

几何意义:

a∙b>0→方向基本相同,夹角在0°到90°之间
a∙b=0→ 正交,相互垂直
a∙b<0→ 方向基本相反,夹角在90°到180°之间

性质:

  1. a^2 ≥ 0;当a^2 = 0时,必有a = 0. (正定性)
  2. a·b = b·a. (对称性)
  3. a + μbc = λa·c + μb·c,对任意实数λ, μ成立. (线性)
  4. cos∠(a,b) =a·b/(|a||b|).
  5. |a·b| ≤ |a||b|,等号只在ab共线时成立

http://chatgpt.dhexx.cn/article/Wli8M9rc.shtml

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