天天看點

七、向量的外積以及内外積的幾何解釋

1. 點積與外積的差別

向量的乘法有兩種,一種是點積--dot product,一種是外積--cross product

點積和外積的差別:

點積可以在任何維數的空間中定義,外積隻能在三維空間中定義

點積的結果是一個标量,外積的結果是一個向量

2. 外積的定義

在R3中,假設有兩個向量:

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那麼,

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 與 

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 的外積是:

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外積就是兩個向量組成的3x2矩陣的代數餘子式

由外積的定義可以看出,外積隻能在三維空間中定義,且結果為一個向量。

3. 外積的屬性

外積與生成外積的兩個向量正交,證明如下:

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 的證明過程類似

外積向量的方向可以由右手法則來确定:大拇指指向

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,四指指向

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,掌心的方向即為外積向量的方向

4. 外積的用處

因為外積與生成外積的兩個向量(不為0向量)正交,是以外積是兩個原始向量展開生成的平面的法向量。在上一篇文章中介紹,由法向量和平面上的一個點,可以定義一個平面,但是多數情況下,并不知道平面的法向量,此時,如果知道平面上的三個點,由這三個點可以确定平面上的兩個向量,再由兩個向量計算出法向量,最終通過法向量和任意一個點,确定平面方程。

5. 外積與夾角正餘弦的關系

點積與外積類似于硬币的兩面,它們與夾角的關系為:

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點積與夾角餘弦的關系在上一篇文章中已證明,下面證明外積與夾角正弦的關系:

點積的平方:

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外積長度的平方:

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點積的平方加上外積長度的平方:

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兩邊同時開平方:

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證明完畢。

6. 點積與外積長度的幾何解釋

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從上圖可知,點積為兩向量同方向的積,外積長度為兩向量垂直方向的積

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