求解向量积的问题

a,b均为向量

向量积,数学中又称外积、叉积,物理中称矢积、叉乘,是一种在向量空间中向量的二元运算。与点积不同,它的运算结果是一个向量而不是一个标量。并且两个向量的叉积与这两个向量和垂直。其应用也十分广泛,通常应用于物理学光学和计算机图形学中。

两个向量a和b的叉积写作a×b(有时也被写成a∧b,避免和字母x混淆)。

两个向量a和b的叉积写作a×b(有时也被写成a∧b,避免和字母x混淆)。[1] 

定义

向量积可以被定义为:

模长:(在这里θ表示两向量之间的夹角(共起点的前提下)(0°≤θ≤180°),它位于这两个矢量所定义的平面上。)

方向:a向量与b向量的向量积的方向与这两个向量所在平面垂直,且遵守右手定则。(一个简单的确定满足“右手定则”的结果向量的方向的方法是这样的:若坐标系是满足右手定则的,当右手的四指从a以不超过180度的转角转向b时,竖起的大拇指指向是c的方向。)

也可以这样定义(等效):

向量积|c|=|a×b|=|a||b|sin<a,b>

即c的长度在数值上等于以a,b,夹角为θ组成的平行四边形的面积。

而c的方向垂直于a与b所决定的平面,c的指向按右手定则从a转向b来确定。

*运算结果c是一个伪向量。这是因为在不同的坐标系中c可能不同。[1] 

坐标运算

设=(),=()。i,j,k分别是X,Y,Z轴方向的单位向量,则[1] :

a×b=(-)i+(-)j+(-)k,为了帮助记忆,利用三阶行列式,写成det

证明

为了更好地推导,我们需要加入三个轴对齐的单位向量i,j,k。

i,j,k满足以下特点:

i=jxk;j=kxi;k=ixj;

kxj=–i;ixk=–j;jxi=–k;

ixi=jxj=kxk=0;(0是指0向量)

由此可知,i,j,k是三个相互垂直的向量。它们刚好可以构成一个坐标系。

这三个向量的特例就是i=(1,0,0)j=(0,1,0)k=(0,0,1)。

对于处于i,j,k构成的坐标系中的向量u,v我们可以如下表示:

u=Xu*i+Yu*j+Zu*k;

v=Xv*i+Yv*j+Zv*k;

那么uxv=(Xu*i+Yu*j+Zu*k)x(Xv*i+Yv*j+Zv*k)

=Xu*Xv*(ixi)+Xu*Yv*(ixj)+Xu*Zv*(ixk)+Yu*Xv*(jxi)+Yu*Yv*(jxj)+Yu*Zv*(jxk)+Zu*Xv*(kxi)+Zu*Yv*(kxj)+Zu*Zv*(kxk)

由于上面的i,j,k三个向量的特点,所以,最后的结果可以简化为

uxv=(Yu*Zv–Zu*Yv)*i+(Zu*Xv–Xu*Zv)*j+(Xu*Yv–Yu*Xv)*k。[1] 

与数量积的区别

注:向量积≠向量的积(向量的积一般指点乘)

一定要清晰地区分开向量积(矢积)与数量积(标积)。见下表。

叉积的长度|a×b|可以解释成这两个叉乘向量a,b共起点时,所构成平行四边形的面积。据此有:混合积[abc]=(a×b)·c可以得到以a,b,c为棱的平行六面体的体积。

希望我能帮助你解疑释惑。

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第1个回答  2020-02-26

答案:B.sqrt(5) 。

数缺形时少直观,形缺数时少入微。因此直观起见,画出图像:

根据向量积(叉乘)的定义,b^a也为矢量,方向与a、b垂直,满足右手准则。大小计算可以见参考文献1。题目已给出大小。

根据向量三角形法则(见参考文献2),b^ab相减的矢量可画出。由图中的直角三角形,易得出 :  b^a-b的大小=sqrt{(b^a)^2+b^2}=sqrt(2^2+1)=sqrt(5)

参考文献:

1.百度百科-向量积 

2.百度百科-向量加减

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第2个回答  2020-02-26

叉乘所得即为一个向量,为了方便不妨设为一个新的向量,此向量同相叉乘的向量垂直。

未阐明之处还请追问

追问

所以平方是点乘吗?

追答

不错,n次方都是点乘

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