【两向量叉乘的计算公式】在三维几何和向量代数中,两个向量的叉乘(也称为向量积)是一个非常重要的运算,它用于求解与两个向量都垂直的第三个向量,并且其模长等于这两个向量所构成的平行四边形的面积。叉乘的结果是一个向量,而不是标量。
以下是关于两向量叉乘的基本概念、计算方法以及相关性质的总结。
一、基本概念
- 定义:设向量 a = (a₁, a₂, a₃) 和向量 b = (b₁, b₂, b₃),则它们的叉乘为:
$$
\mathbf{a} \times \mathbf{b} =
\begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
a_1 & a_2 & a_3 \\
b_1 & b_2 & b_3
\end{vmatrix}
$$
- 结果:得到一个向量,记作 c = a × b,其方向由右手法则确定,大小为
二、计算公式
叉乘的计算可以使用行列式展开法,具体如下:
$$
\mathbf{a} \times \mathbf{b} =
\left( a_2b_3 - a_3b_2 \right)\mathbf{i} -
\left( a_1b_3 - a_3b_1 \right)\mathbf{j} +
\left( a_1b_2 - a_2b_1 \right)\mathbf{k}
$$
也可以表示为:
$$
\mathbf{a} \times \mathbf{b} =
\left( a_2b_3 - a_3b_2,\
a_3b_1 - a_1b_3,\
a_1b_2 - a_2b_1 \right)
$$
三、性质总结
属性 | 描述 | ||||
方向 | 垂直于两个向量所在的平面,遵循右手法则 | ||||
模长 | a | b | sinθ,θ 为两向量夹角 | ||
反交换律 | a × b = - (b × a) | ||||
分配律 | a × (b + c) = a × b + a × c | ||||
零向量 | 若 a 与 b 共线,则 a × b = 0 | ||||
单位向量 | i × j = k, j × k = i, k × i = j |
四、示例计算
假设向量 a = (1, 2, 3),b = (4, 5, 6),则:
$$
\mathbf{a} \times \mathbf{b} =
\begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6
\end{vmatrix}
= \mathbf{i}(2 \cdot 6 - 3 \cdot 5) - \mathbf{j}(1 \cdot 6 - 3 \cdot 4) + \mathbf{k}(1 \cdot 5 - 2 \cdot 4)
$$
$$
= \mathbf{i}(12 - 15) - \mathbf{j}(6 - 12) + \mathbf{k}(5 - 8)
= -3\mathbf{i} + 6\mathbf{j} - 3\mathbf{k}
$$
因此,a × b = (-3, 6, -3)
五、小结
两向量的叉乘是向量运算中的重要工具,广泛应用于物理、工程、计算机图形学等领域。通过掌握其计算公式与基本性质,能够更高效地进行三维空间中的问题分析与求解。
以上就是【两向量叉乘的计算公式】相关内容,希望对您有所帮助。
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