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向量积怎么算

原创2025-08-09 12:05:13

向量积,也称为叉积,是一种在向量空间中定义的二元运算,其结果是一个向量。向量积主要应用于物理学、光学和计算机图形学等领域。给定两个三维向量 \(\mathbf{a} = (a_1, a_2, a_3)\) 和 \(\mathbf{b} = (b_1, b_2, b_3)\),它们的向量积 \(\mathbf{a} \times \mathbf{b}\) 定义为:

\[

\mathbf{a} \times \mathbf{b} = \left( a_2 b_3 - a_3 b_2, a_3 b_1 - a_1 b_3, a_1 b_2 - a_2 b_1 \right)

\]

此外,向量积的模长可以通过以下公式计算:

\[

|\mathbf{a} \times \mathbf{b}| = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}| \sin \theta

\]

其中,\(\theta\) 是向量 \(\mathbf{a}\) 和 \(\mathbf{b}\) 之间的夹角,且结果向量的方向遵循右手定则。

例子

假设有两个向量 \(\mathbf{a} = (2, 3, 4)\) 和 \(\mathbf{b} = (1, 2, 3)\),则它们的向量积为:

\[

\mathbf{a} \times \mathbf{b} = \left( 3 \cdot 3 - 4 \cdot 2, 4 \cdot 1 - 2 \cdot 3, 2 \cdot 2 - 3 \cdot 1 \right) = (3 - 8, 4 - 6, 4 - 3) = (-5, -2, 1)

\]

因此,向量 \(\mathbf{a} \times \mathbf{b}\) 是 \((-5, -2, 1)\)。

总结

向量积的计算公式是:

\[

\mathbf{a} \times \mathbf{b} = \left( a_2 b_3 - a_3 b_2, a_3 b_1 - a_1 b_3, a_1 b_2 - a_2 b_1 \right)

\]

其模长公式为:

\[

|\mathbf{a} \times \mathbf{b}| = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}| \sin \theta

\]

结果向量的方向由右手定则确定。

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