点积 叉积

本文深入探讨了向量运算中的核心概念——点积与叉积。详细解释了点积的计算方式及其几何意义,即向量大小与夹角余弦值的乘积;同时阐述了叉积的运算规则及几何意义,指出叉积结果为垂直于原两向量的向量,长度等于原向量大小与夹角正弦值的乘积。

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1.向量的点积: 向量点积是其各个分量乘积的和

a*b = |a||b|cosθ

几何意义:点积的结果是一个标量,等于向量大小与夹角的cos值的乘积。

 

2.向量叉积:两个向量ab的叉积写作a×b(有时也被写成ab,避免和字母x混淆)。它的运算结果是一个向量。

叉乘的几何意义: |c|=|a×b|=|a| |b|sinα   (α为a,b向量之间的夹角)

https://www.cnblogs.com/wyuzl/p/6764939.html

### 三维空间中向量的 #### 有两种定义方式:代数方式和几何方式。通过在欧氏空间中引入笛卡尔坐标系,向量之间的既可以由向量坐标的代数运算得出,也可以通过引入两个向量的长度和角度等几何概念来求解[^4]。 对于两个向量 \(\vec{a} = a_x\hat{i} + a_y\hat{j} + a_z\hat{k}\) 和 \(\vec{b} = b_x\hat{i} + b_y\hat{j} + b_z\hat{k}\),其可以通过以下两种方式进行计算: - **代数形式**: \[ \vec{a} \cdot \vec{b} = a_xb_x + a_yb_y + a_zb_z \] - **几何形式**: \[ \vec{a} \cdot \vec{b} = |\vec{a}| |\vec{b}| \cos{\theta} \] 其中 \(|\vec{a}|\) 表示向量 \(\vec{a}\) 的模长,\(θ\) 是两向量间的夹角。 #### 的结果是一个新的向量,该新向量垂直于原来的两个输入向量所构成的平面,并遵循右手定则方向。如果给定了两个不共线的非零向量 \(\vec{v}\) 和 \(\vec{w}\),那么它们的可表示为一个新的向量 \(\vec{n}\): \[ \vec{n} = \vec{v} \times \vec{w} \] 此操作不仅限于简单的乘法;实际上它涉及到行列式的计算过程。具体来说, ```python import numpy as np def cross_product(v, w): v_matrix = np.array([[v[0], v[1], v[2]]]) w_matrix = np.array([[w[0], w[1], w[2]]]) result_vector = np.cross(v_matrix.T.flatten(), w_matrix.T.flatten()) return result_vector.tolist() ``` 当考虑标准基底下的分量时,即有: \[ \vec{v} \times \vec{w} = \begin{vmatrix} \hat{i} & \hat{j} & \hat{k}\\ v_x & v_y & v_z\\ w_x & w_y & w_z \end{vmatrix} \] 这里的矩阵并非传统意义上的行列式,而是用于帮助理解和记忆的一种工具[^3]。最终得到的新向量的方向取决于原始两个向量的位置关系以及所在的空间定向(右手法则),而大小等于这两个向量组成的平行四边形面[^1]。
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