向量的点乘,也称为内积或数量积,是一种在向量空间中定义的二元运算,其结果是一个标量。对于两个向量 a和 b,它们的点乘定义为:
\[
\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = \|\mathbf{a}\| \|\mathbf{b}\| \cos \theta
\]
其中:
\(\|\mathbf{a}\|\) 和 \(\|\mathbf{b}\|\) 分别是向量 a和 b的模(长度)。
\(\theta\) 是向量 a和 b之间的夹角,取值范围是 \([0, \pi]\)。
点乘的几何意义是计算向量 a在向量 b上的投影长度,并将这个长度乘以向量 b的模长。具体来说,点乘结果越大,两个向量越相近;如果点乘结果为0,则两个向量垂直。
此外,点乘还可以通过向量的坐标来计算。对于二维向量 \(\mathbf{a} = (a_1, a_2)\) 和 \(\mathbf{b} = (b_1, b_2)\),点乘公式为:
\[
\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = a_1 b_1 + a_2 b_2
\]
对于三维向量 \(\mathbf{a} = (a_1, a_2, a_3)\) 和 \(\mathbf{b} = (b_1, b_2, b_3)\),点乘公式为:
\[
\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = a_1 b_1 + a_2 b_2 + a_3 b_3
\]
点乘在数学和物理学中有广泛的应用,例如计算向量的夹角、判断向量的垂直关系、以及在计算机图形学中用于光照模型和法线映射等。