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向量点乘和叉乘

向量的点乘和叉乘是两种不同的向量运算,具有不同的几何意义和计算公式。

向量点乘

定义

向量点乘(Dot Product)也称为数量积或内积,是两个向量的运算,输出一个标量。

计算公式

\[ A \cdot B = |A||B|\cos\theta \]

其中,\( A \cdot B \) 表示向量 \( A \) 和向量 \( B \) 的点乘,\( |A| \) 和 \( |B| \) 分别表示向量 \( A \) 和向量 \( B \) 的模长,\( \theta \) 表示向量 \( A \) 和向量 \( B \) 之间的夹角。

几何意义

点乘的结果表示向量 \( A \) 在向量 \( B \) 方向上的投影与向量 \( B \) 的模的乘积。

点乘的结果可以用于判断两个向量是否垂直,如果点乘结果为 0,则两个向量正交。

点乘还可以用于计算两个向量之间的夹角。

向量叉乘

定义

向量叉乘(Cross Product)也称为向量积或外积,是两个向量的运算,输出一个新的向量,该向量垂直于原来的两个向量。

计算公式

\[ A \times B = |A||B|\sin\theta \mathbf{n} \]

其中,\( A \times B \) 表示向量 \( A \) 和向量 \( B \) 的叉乘,\( |A| \) 和 \( |B| \) 分别表示向量 \( A \) 和向量 \( B \) 的模长,\( \theta \) 表示向量 \( A \) 和向量 \( B \) 之间的夹角,\( \mathbf{n} \) 是垂直于向量 \( A \) 和向量 \( B \) 所在平面的单位法向量。

几何意义

叉乘的结果向量垂直于原来的两个向量 \( A \) 和 \( B \) 所在的平面。

叉乘的结果向量的大小等于由向量 \( A \) 和向量 \( B \) 形成的平行四边形的面积。

叉乘的结果向量的方向遵循右手定则。

总结

点乘是一种标量运算,结果反映两个向量在方向上的相似度和夹角。

叉乘是一种向量运算,结果是一个垂直于原来两个向量的新向量,用于判断平面的方向和计算面积。

通过这两种运算,可以更好地理解和操作向量,解决许多几何和物理问题。

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