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向量相乘的坐标公式?

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2025-07-03 13:43:59

向量相乘的坐标公式?】在向量运算中,向量相乘是一个重要的数学操作,常用于物理、工程和计算机图形学等领域。向量相乘通常包括两种形式:点积(数量积) 和 叉积(向量积)。它们的计算方式不同,结果也具有不同的物理意义。

以下是对这两种向量相乘方式的总结,并以表格形式展示其坐标公式。

一、点积(数量积)

定义:两个向量的点积是一个标量,表示两个向量之间的夹角余弦值与各自模长的乘积。

坐标公式:

设向量 $\vec{a} = (a_1, a_2, a_3)$,向量 $\vec{b} = (b_1, b_2, b_3)$,则:

$$

\vec{a} \cdot \vec{b} = a_1b_1 + a_2b_2 + a_3b_3

$$

特点:

- 结果是标量。

- 若两向量垂直,则点积为0。

- 可用于判断向量之间的夹角关系。

二、叉积(向量积)

定义:两个向量的叉积是一个新的向量,其方向垂直于这两个向量所在的平面,大小等于这两个向量所构成平行四边形的面积。

坐标公式:

同样设 $\vec{a} = (a_1, a_2, a_3)$,$\vec{b} = (b_1, b_2, b_3)$,则:

$$

\vec{a} \times \vec{b} =

\begin{vmatrix}

\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\

a_1 & a_2 & a_3 \\

b_1 & b_2 & b_3 \\

\end{vmatrix}

= (a_2b_3 - a_3b_2, a_3b_1 - a_1b_3, a_1b_2 - a_2b_1)

$$

特点:

- 结果是向量。

- 方向由右手螺旋法则确定。

- 叉积为零时,说明两向量共线。

三、对比总结

向量运算 名称 运算结果 公式(三维坐标) 物理意义
$\vec{a} \cdot \vec{b}$ 点积 标量 $a_1b_1 + a_2b_2 + a_3b_3$ 表示两向量夹角及投影关系
$\vec{a} \times \vec{b}$ 叉积 向量 $(a_2b_3 - a_3b_2, a_3b_1 - a_1b_3, a_1b_2 - a_2b_1)$ 表示垂直方向的“面积”和方向

四、小结

向量相乘的坐标公式是理解向量运算的重要基础。点积适用于求解角度、投影等问题,而叉积则在处理旋转、力矩等三维空间问题时非常有用。掌握这些公式的应用场景,有助于更好地理解和应用向量在实际问题中的作用。

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