【坐标形式的向量积怎么算】在三维空间中,向量积(也称为叉积)是一种重要的向量运算,常用于计算两个向量之间的垂直方向、面积、旋转方向等。向量积的结果是一个与原两个向量都垂直的新向量。本文将总结如何通过坐标形式计算向量积,并以表格形式展示关键公式和步骤。
一、向量积的基本概念
设向量 a = (a₁, a₂, a₃) 和向量 b = (b₁, b₂, b₃),它们的向量积记作 a × b,结果是一个新的向量,其方向由右手定则决定,大小为
二、坐标形式的向量积公式
向量积 a × b 的坐标形式如下:
$$
\mathbf{a} \times \mathbf{b} =
\begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
a_1 & a_2 & a_3 \\
b_1 & b_2 & b_3 \\
\end{vmatrix}
=
(a_2b_3 - a_3b_2)\mathbf{i} - (a_1b_3 - a_3b_1)\mathbf{j} + (a_1b_2 - a_2b_1)\mathbf{k}
$$
也可以写成:
$$
\mathbf{a} \times \mathbf{b} = (a_2b_3 - a_3b_2,\ a_3b_1 - a_1b_3,\ a_1b_2 - a_2b_1)
$$
三、计算步骤总结
步骤 | 内容 |
1 | 确定两个向量的坐标形式:a = (a₁, a₂, a₃),b = (b₁, b₂, b₃) |
2 | 根据公式分别计算 x、y、z 分量: - x 分量:a₂b₃ - a₃b₂ - y 分量:a₃b₁ - a₁b₃ - z 分量:a₁b₂ - a₂b₁ |
3 | 将三个分量组合成一个新的向量,即为 a × b |
四、示例计算
假设向量 a = (1, 2, 3),向量 b = (4, 5, 6)
根据公式计算:
- x 分量:2×6 - 3×5 = 12 - 15 = -3
- y 分量:3×4 - 1×6 = 12 - 6 = 6
- z 分量:1×5 - 2×4 = 5 - 8 = -3
因此,a × b = (-3, 6, -3)
五、注意事项
- 向量积的结果是一个向量,不是标量。
- 若两向量共线(即平行),则它们的向量积为零向量。
- 向量积不满足交换律,即 a × b ≠ b × a,但 a × b = - (b × a)。
六、总结表
项目 | 内容 |
定义 | 向量积是两个向量的乘积,结果为一个与两者垂直的新向量 |
公式 | $\mathbf{a} \times \mathbf{b} = (a_2b_3 - a_3b_2,\ a_3b_1 - a_1b_3,\ a_1b_2 - a_2b_1)$ |
分量计算 | x: a₂b₃ - a₃b₂;y: a₃b₁ - a₁b₃;z: a₁b₂ - a₂b₁ |
结果性质 | 垂直于原两向量,方向由右手定则确定 |
特殊情况 | 若两向量共线,则结果为零向量 |
通过上述方法,可以准确地计算出两个向量在三维空间中的向量积。掌握这一计算方式有助于进一步理解向量在物理、工程、计算机图形学等领域的应用。
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