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向量代数

向量积

也称作 叉乘,其结果还是一个向量,方向由右手定则确定,计算方式

a×b=ijkaxayazbxbybza\times b=\begin{vmatrix} i &j&k \\ a_{x}&a_{y}&a_{z} \\ b_{x}&b_{y}&b_{z} \end{vmatrix}

模长计算为

a×b=absinθ|a\times b|=|a| |b|\sin\theta

运算规律

a×b=(b×a)a\times b=-(b\times a)

分配律:a×(b+c)=a×b+a×ca\times(b+c)=a\times b+a\times c.

几何应用

  1. 求同时垂直于两向量的向量;
  2. 求以两向量为邻边的平行四边形的面积:S=a×bS=|a\times b|
  3. 判断两向量平行:a×b=0a\times b=0

混合积

为数量积和向量积的混合。

(abc)=(a×b)c(abc)=(a\times b)\cdot c

代数表示为

(abc)=axayazbxbybzcxcycz(abc)=\begin{vmatrix} a_{x}&a_{y}&a_{z} \\ b_{x}&b_{y}&b_{z} \\ c_{x}&c_{y}&c_{z} \end{vmatrix}

运算具有轮换对称性:(abc)=(bca)=(cab)(abc)=(bca)=(cab)

交换则变号:(abc)=(acb)(abc)=-(acb)

一个以这三个向量为棱的平行六面体的面积为 (abc)|(abc)|.

若三个向量共面,则 (abc)=0(abc)=0,则从矩阵行列式和混合积的代数表示中可以看出来。