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词条 叉积
释义

叉积,又名叉乘。 最早源自于三维向量空间的运算,因此也叫向量的外积,或者向量积。 两个三维向量的叉积等于一个新的向量, 该向量与前两者垂直,且长度为前两者张成的平行四边形面积, 其方向按照右手螺旋决定。

数学定义

在三维向量空间中 , 假设a和b是两个向量, 那么它们的叉积c=aXb可如下严格定义。

(1)|c|=|a×b|=|a||b|sin<a,b>

(2)c⊥a, 且c⊥b,

(3)c的方向要用“右手法则”判断(用右手的四指先表示向量a的方向,然后手指朝着手心的方向摆动到向量b的方向,大拇指所指的方向就是向量c的方向)。

英文名:cross product

数学性质

(1)反对称性: a×b=-b×a

因此向量的叉积不遵守乘法交换律。

(2) 向量叉积的坐标表示:

设a=(a1,b1,c1),b=(a2,b2,c2),

则 a×b=

| i j k|

|a1 b1 c1|

|a2 b2 c2|

=(b1c2-b2c1,c1a2-a1c2,a1b2-a2b1)

(i、j、k分别为空间中相互垂直的三条坐标轴的单位向量)。

(3)混合积: (aXb)·c等于a,b,c张成的三维平行体的体积。

二重向量叉乘

由于二重向量叉乘的计算较为复杂,于是直接给出了下列化简公式以及证明过程:

应用

在物理学中,已知力与力臂求力矩,就是向量的外积,即叉乘。

同样用叉积表示的公式有: F = I ( L × B ) (磁场中通电导体所受的安培力)

在数学中,可以用两个向量的叉积表示这两个向量所在的平面的法向量。

平行四边形的面积可以用平行四边形两邻边的叉积表示,面积是一个矢量,长度也是矢量。

平行六面体的体积可以用过同一顶点的三边的混合积表示。

叉积可以用来判断平面向量夹角的正负。对于向量ab,a×b=axby-bxay,其值大于0则夹角为正。

推广

叉积推广到高维向量空间中,就是所谓的外积,由格拉斯曼首创。 因此它也可看成是张量积的一种特例。

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更新时间:2024/12/23 17:30:28