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向量的乘积是什么

向量的乘积是什么

更新时间:2023-09-22 09:46:17

向量的乘积是什么

物理上的矢量,数学上有时候又把它叫做向量

经常用 表示,其 xyz 分量我们用 表示

两个矢量的「乘法」,常用的有两种定义

一种叫做内积,或者叫做点乘,或者叫做标量积, ,这种乘法的计算结果是标量(也就是纯数) ,等于两个矢量的大小(也叫做「模长」) 的乘积再乘以两个矢量夹角 的「余弦」:

把分量写出来:

所以,当两个矢量方向相同时,内积最大;方向相反时,内积最小(负值,绝对值最大);方向垂直时,内积为零;当两个矢量交换乘法次序时,内积不变:

另一种叫做外积,或者叫做叉乘,或者叫做矢量积, ,这种乘法的计算结果是另一个矢量 ,这个矢量 的大小等于原来两个矢量的大小的乘积再乘以两个矢量夹角 (小于180度)的「正弦」: ,这个矢量的方向由「右手法则」规定:右手的四个手指指向第一个矢量 ,然后四指(以小于180度的角度)弯曲向第二个矢量 的方向,这时候大拇指方向即为外积矢量 的方向



所以,当两个矢量方向平行(相同或者相反)时,外积为零;方向垂直时,外积最大;当两个矢量交换乘法次序时,外积大小不变,方向相反

矢量外积可以利用 Levi-Civita 符号 把分量形式写出来:定义 ,而 ,如果有任意两个指标相同,等于零,例如 ,那么有 ,或者 , ,

可见,在计算矢量外积时,a矢量的x分量绝不可能和b矢量的x分量乘在一起,三者一定是「错开」的

从中学的角度来说,矢量外积的结果垂直于原来两个矢量所组成的平面,或者说,是沿平面的「法向」;而且其方向有某种任意性,和我们的约定有关,如果不采用「右手规则」而采用「左手规则」,一切也可以成立

从本质上来说,矢量外积之所以有定义,和我们所在的

三维

空间的某种「旋转」特性有关,而在

二维

空间中,是不能定义矢量外积的(类似方法定义出来的结果恒为零)

外积计算结果得到的矢量和普通的矢量有一定的区别,物理上叫做「赝矢量」或者「轴矢量」,它们在空间反射变换(即这样的操作:把xyz轴的正向变成负向,负向变成正向, )下不变,而普通的矢量(为了和轴矢量相区别,普通的矢量又叫做「极矢量」)在空间反射变换下是要变符号的

既然外积的计算结果仍然是矢量 ,可以和另一个矢量 继续计算内积 ,这种乘法叫做「三重积」,三重积的大小(取绝对值) 等于以这三个矢量为棱所得到的平行六面体的体积

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