向量的点乘和叉乘

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1. 向量的点乘

定义

向量点乘又称为内积,结果为标量。

已知空间中的两个向量:a = (x1,y1,z1) , b = (x2,y2,z2) , 则向量a和向量b的内积为:

 空间向量点乘,几何学,矩阵,线性代数

几何意义

空间向量点乘,几何学,矩阵,线性代数

       点乘的结果表示在 方向上的投影与 ||b|| 的乘积,反映了两个向量在方向上的相似度,结果越大越相似。基于结果可以判断这两个向量是否是同一方向,是否正交垂直,具体对应关系为:

       

空间向量点乘,几何学,矩阵,线性代数

        同理,可以内积可以用来计算两个向量之间的夹角

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代数性质

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2.向量的叉乘

        定义叉乘(cross product)又称叉积、外积、向量积(vector product),是对三维度空间中的两个向量的二元运算,使用符号 X。与点积不同,它的运算结果是向量

已知空间中线性无关的两个向量:a = (x1,y1,z1) , b = (x2,y2,z2) , 则向量a和向量b的外积为:

        其中:   表示 a 和 b 在它们所定义的平面上的夹角(≤≤)。‖a‖ 和 ‖b‖ 是向量  a 和 b  的模长,而 n 则是一个与 a b 所构成的平面垂直的单位向量,方向由右手定则决定。根据上述公式,当 a 和 b 平行(即为 0° 或 180°)时,它们的外积为零向量 0

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        矩阵表示

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代数性质:  

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