点积(数量积)

点积的几何含义为:
向量m于向量n上的投影,乘以向量n的长度的值。两者的逻辑顺序可调换,投影乘法与顺序无关。
故公式A:|m||n|cosθ
此外,存在等价公式B(设两向量为(x1,x2)(y1,y2)):
x1x2+y1y2

相等原因

向量m于向量n上的投影,可看作是一个矩阵变换。

  1. 因矩阵变换完全由基向量决定,所以做单位基向量ihat、jhat与n的投影。
  2. 可见,ihat于单位向量u上的投影长度即为u的横坐标ux,jhat同理。故变换矩阵为[ux uy]。
  3. 因向量m为基向量的线性组合,所以向量m经投影变换后的数值为:x1ux+y1uy
  4. n向量的长度等于其与u的坐标比例,即x2/ux=y2/uy=|n|,故点积为:
    (x1ux+y1uy)×|n|=x1uxx2ux+y1uyy2uy=x1x2+y1y2

叉积(向量积)

点积的结果为一个值,叉积的结果为一个向量,但叉积的行列式值也具备重要意义。
叉积的向量:
c=a×b(形式定义)
叉积的模:
|c|=|a||b|sinθ

叉积的意义

叉积c的意义:供给计算——任意一个向量与空间中已给定的v、w向量构成的平行六面体的体积;此外,它的模自身也代表v、w构成的平行四边形面积。

  1. 已给定的v、w向量构成平行四边形
  2. 平行六面体的面积为底面积(v、w平行四边形)×高度
  3. 叉积向量与v、w均垂直,并且模为平行四边形的面积;
    故第三向量于叉积c上的投影,乘以叉积的模,即为平行六面体的体积。

因此叉积需满足:叉积的模为向量v、w构成平行四边形的面积;叉积的模与第三向量的点积为平行六面体的体积。
叉积c所需满足公式:

此行列式代表着——第三向量于叉积上的投影乘以叉积的模(即v、w平行四边形的面积),等于由v、w和第三向量组成的平行六面体的体积。右侧式中第一、二、三列分别代表六面体的三边)。因v、w均确定,所以叉积c也为确定值(方向、模已确定)。

叉积的计算


化解此公式,提取系数,得叉积的计算公式:
p1=v2w3v3w2p2=v3w1v1w3p3=v1w2v2w1

线性代数#5:点积(数量积)叉积(向量积)与其几何理解(向量点积、叉积)

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作者

bluish

发布时间

2025-06-30

许可协议

CC BY-SA 4.0

标签: 线性代数

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