向量点乘与叉乘

1.点乘,也叫向量的内积、数量积(内数点).顾名思义,求下来的结果是一个数. 
向量a·向量b=|a||b|cos 

在物理学中,已知力与位移求功,实际上就是求向量F与向量s的内积,即要用点乘. 


2.叉乘,也叫向量的外积、向量积(外向叉).顾名思义,求下来的结果是一个向量,记这个向量为c. 
|向量c|=|向量a×向量b|=|a||b|sin
 
向量c的方向与a,b所在的平面垂直,且方向要用“右手法则”判断(用右手的四指先表示向量a的方向,然后手指朝着手心的方向摆动到向量b的方向,大拇指所指的方向就是向量c的方向). 
因此 
向量的外积不遵守乘法交换率,因为 
向量a×向量b=-向量b×向量a 

在物理学中,已知力与力臂求力矩,就是向量的外积,即叉乘

以下引用:http://blog.youkuaiyun.com/dcrmg/article/details/52416832,感谢分享

向量是由n个实数组成的一个n行1列(n*1)或一个1行n列(1*n)的有序数组;


向量的点乘,也叫向量的内积、数量积,对两个向量执行点乘运算,就是对这两个向量对应位一一相乘之后求和的操作,点乘的结果是一个标量


点乘公式


对于向量a和向量b:


                                                           


a和b的点积公式为:



要求一维向量a和向量b的行列数相同。


点乘几何意义


点乘的几何意义是可以用来表征或计算两个向量之间的夹角,以及在b向量在a向量方向上的投影,有公式:




推导过程如下,首先看一下向量组成:





定义向量:




根据三角形余弦定理有:




根据关系c=a-b(a、b、c均为向量)有:




即:



向量a,b的长度都是可以计算的已知量,从而有a和b间的夹角θ:




根据这个公式就可以计算向量a和向量b之间的夹角。从而就可以进一步判断这两个向量是否是同一方向,是否正交(也就是垂直)等方向关系,具体对应关系为:


     a·b>0    方向基本相同,夹角在0°到90°之间

     a·b=0    正交,相互垂直  

     a·b<0    方向基本相反,夹角在90°到180°之间 


叉乘公式


两个向量的叉乘,又叫向量积、外积、叉积,叉乘的运算结果是一个向量而不是一个标量。并且两个向量的叉积与这两个向量组成的坐标平面垂直。


对于向量a和向量b:




a和b的叉乘公式为:




其中:




根据i、j、k间关系,有:




叉乘几何意义


在三维几何中,向量a和向量b的叉乘结果是一个向量,更为熟知的叫法是法向量,该向量垂直于a和b向量构成的平面。


在3D图像学中,叉乘的概念非常有用,可以通过两个向量的叉乘,生成第三个垂直于a,b的法向量,从而构建X、Y、Z坐标系。如下图所示: 



在二维空间中,叉乘还有另外一个几何意义就是:aXb等于由向量a和向量b构成的平行四边形的面积。


### Matlab 中向量的区别 #### (Dot Product) 的结果是一个标量值,表示两个向量之间的夹角余弦值大小。对于两个向量 \(\mathbf{a}\) 和 \(\mathbf{b}\),它们的定义如下: \[ \mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}| \cos{\theta} \] 其中 \(|\mathbf{a}|\) 表示向量 \(\mathbf{a}\) 的模长,\(θ\) 是这两个向量间的夹角[^1]。 在 MATLAB 中实现操作非常简单。假设存在两个列向量 `A` 和 `B`: ```matlab C_dot = dot(A, B); ``` 此命令会返回一个数值结果代表 A 和 B 之间后的标量值[^3]。 #### (Cross Product) 不同于得到的是一个数,产生的新向量垂直于原来的两个输入向量所形成的平面,并且该矢量的方向遵循右手定则。其长度等于原两向量组成平行四边形区域的面积,具体表达式为: \[ |\mathbf{c}| = |\mathbf{a} \times \mathbf{b}| = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}| \sin{\phi} \] 这里 \(\phi\) 表示由 a 到 b 方向上转过的最小角度。 同样,在 MATLAB 下执行可以使用内置函数 `cross()` 来完成。给定同样的向量 `A` 和 `B` : ```matlab C_cross = cross(A, B); ``` 这将生成一个新的三维向量作为输出,它既正交又指向特定方向[^2]。 通过上述对比可以看出,关注的是两个向量间的角度关系并给出相应强度;而更侧重描述空间位置变化以及由此带来的定向影响。
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