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坐标形式的向量积怎么算

2025-09-22 03:32:44

问题描述:

坐标形式的向量积怎么算,时间紧迫,求直接说步骤!

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2025-09-22 03:32:44

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 absinθ(θ 是两向量夹角)。

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。

以上就是【坐标形式的向量积怎么算】相关内容,希望对您有所帮助。

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