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向量的叉乘运算法则
向量运算是一种基础的数学运算,它用于描述二维和三维空间中矢量之间的关系。向量叉乘是其中一种重要的运算,其运算法则主要包括反交换律、分配律、与标量乘法的结合律、向量积的性质以及向量积的几何意义。
1. 反交换律
向量的反交换律表明,对于任意两个向量A和B,有A × B = -B × A。这意味着向量叉乘的结果是一个向量,其方向垂直于作为运算输入的两个向量,并且长度等于两输入向量构成的平行四边形的面积。
2. 分配律
分配律表明,对于任意三个向量A、B和C,有A × (B C) = A × B A × C。这意味着向量叉乘满足分配律,可以将其应用于多个向量的组合。
3. 与标量乘法的结合律
与标量乘法的结合律表明,对于任意两个向量A和任意实数r,有r(A × B) = (rA) × B = A × (rB)。这意味着向量叉乘与标量乘法是可结合的,可以将其应用于标量与向量的组合。
4. 向量积的性质
向量积具有以下性质:
向量积不满足结合律,即(A × B) × C ≠ A × (B × C)。
向量积不满足消去律,即当A × B = A × C且A≠0时,不能推出B = C。
向量积与向量的点乘不同,点乘结果为标量,而叉乘结果为向量。
5. 向量积的几何意义
向量积的几何意义是描述旋转运动的物理量。对于平面上的两个向量A和B,它们的向量积表示以这两个向量为邻边的平行四边形的面积。在三维空间中,向量的叉乘同样描述了一个旋转运动。通过考虑两个三维向量A和B的叉乘,可以确定一个垂直于这两个向量的旋转轴以及绕该轴旋转的角度。这个旋转轴的方向由叉乘的结果决定,而旋转的角度则由输入向量的模长和夹角决定。
二维向量叉乘公式a(x1,y1),b(x2,y2),则a×b=(x1y2-x2y1),不需要证明的就是定义的运算。
三维叉乘是运算,也是的定义,把第三维看做0代入就行了。
代数规则
1、反交换律:a×b=-b×a
2、加法的分配律:a×(b c)=a×b a×c。
3、与标量乘法兼容:(ra)×b=a×(rb)=r(a×b)。
4、不满足,但满足雅可比恒等式:a×(b×c)+b×(c×a)+c×(a×b)=0。
5、分配律,线性性和雅可比恒等式别表明:具有向量加法和叉积的R3构成了一个。
6、两个非零向量a和b平行,当且仅当a×b=0。
两个向量点乘,得到的是两个向量的数量积;数量积是一个数量,没有方向。
两个向量叉乘,得到的向量积是一个向量。
而向量乘以实数,得到的仍是一个向量。
若两向量坐标为:(a1,b1,c1),(a2,b2,c2),则叉乘过程如下
在物理学中,已知力与求力矩,就是向量的外积,即叉乘。
将向量用坐标表示(三维向量),
i、j、k分别为空间中相互垂直的三条坐标轴的。
扩展资料:
1、与数量积的区别
注:≠向量的积(向量的积一般指点乘)
一定要清晰地区分开向量积(矢积)与数量积(标积),见下表:
2、叉乘应用
在物理学光学和中,被用于求物体光照相关问题。
求解光照的核心在于求出物体表面,而叉积运算保证了只要已知物体表面的两个非平行矢量(或者不在同一直线的三个点),就可依靠叉积求得法线。
参考资料来源: