求解向量積的問題

2021-03-07 03:02:28 字數 2018 閱讀 1635

1樓:松茸人

向量積,數學中又稱外積、叉積,物理中稱矢積、叉乘,是一種在向量空間中向量的二元運算。與點積不同,它的運算結果是一個向量而不是一個標量。並且兩個向量的叉積與這兩個向量和垂直。

其應用也十分廣泛,通常應用於物理學光學和計算機圖形學中。

兩個向量a和b的叉積寫作a×b(有時也被寫成a∧b,避免和字母x混淆)。

兩個向量a和b的叉積寫作a×b(有時也被寫成a∧b,避免和字母x混淆)。[1]

定義向量積可以被定義為:

模長:(在這裡θ表示兩向量之間的夾角(共起點的前提下)(0°≤θ≤180°),它位於這兩個向量所定義的平面上。)

方向:a向量與b向量的向量積的方向與這兩個向量所在平面垂直,且遵守右手定則。(一個簡單的確定滿足「右手定則」的結果向量的方向的方法是這樣的:

若座標系是滿足右手定則的,當右手的四指從a以不超過180度的轉角轉向b時,豎起的大拇指指向是c的方向。)

也可以這樣定義(等效):

向量積|c|=|a×b|=|a||b|sin

即c的長度在數值上等於以a,b,夾角為θ組成的平行四邊形的面積。

而c的方向垂直於a與b所決定的平面,c的指向按右手定則從a轉向b來確定。

*運算結果c是一個偽向量。這是因為在不同的座標系中c可能不同。[1]

座標運算

設=(),=()。i,j,k分別是x,y,z軸方向的單位向量,則[1] :

a×b=(-)i+(-)j+(-)k,為了幫助記憶,利用三階行列式,寫成det

證明為了更好地推導,我們需要加入三個軸對齊的單位向量i,j,k。

i,j,k滿足以下特點:

i=jxk;j=kxi;k=ixj;

kxj=–i;ixk=–j;jxi=–k;

ixi=jxj=kxk=0;(0是指0向量)

由此可知,i,j,k是三個相互垂直的向量。它們剛好可以構成一個座標系。

這三個向量的特例就是i=(1,0,0)j=(0,1,0)k=(0,0,1)。

對於處於i,j,k構成的座標系中的向量u,v我們可以如下表示:

u=xu*i+yu*j+zu*k;

v=xv*i+yv*j+zv*k;

那麼uxv=(xu*i+yu*j+zu*k)x(xv*i+yv*j+zv*k)

=xu*xv*(ixi)+xu*yv*(ixj)+xu*zv*(ixk)+yu*xv*(jxi)+yu*yv*(jxj)+yu*zv*(jxk)+zu*xv*(kxi)+zu*yv*(kxj)+zu*zv*(kxk)

由於上面的i,j,k三個向量的特點,所以,最後的結果可以簡化為

uxv=(yu*zv–zu*yv)*i+(zu*xv–xu*zv)*j+(xu*yv–yu*xv)*k。[1]

與數量積的區別

注:向量積≠向量的積(向量的積一般指點乘)

一定要清晰地區分開向量積(矢積)與數量積(標積)。見下表。

叉積的長度|a×b|可以解釋成這兩個叉乘向量a,b共起點時,所構成平行四邊形的面積。據此有:混合積[abc]=(a×b)·c可以得到以a,b,c為稜的平行六面體的體積。

希望我能幫助你解疑釋惑。

2樓:匿名使用者

答案:b.sqrt(5) 。數缺形時少直觀,形缺數時少入微。因此直觀起見,畫出影象:

根據向量積(叉乘)的定義,b^a也為向量,方向與a、b垂直,滿足右手準則。大小計算可以見參考文獻1。題目已給出大小。

根據向量三角形法則(見參考文獻2),b^ab相減的向量可畫出。由圖中的直角三角形,易得出 :  b^a-b的大小=sqrt=sqrt(2^2+1)=sqrt(5)

參考文獻:

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3樓:匿名使用者

叉乘所得即為一個向量,為了方便不妨設為一個新的向量,此向量同相叉乘的向量垂直。

未闡明之處還請追問

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