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两个向量相乘的公式是什么

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两个向量相乘的公式是什么,跪求大佬救命,卡在这里动不了了!

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2025-07-07 08:00:54

两个向量相乘的公式是什么】在数学和物理中,向量是一种重要的数学工具,广泛应用于力学、电磁学、计算机图形学等领域。两个向量之间的“相乘”并不是简单的数值相乘,而是根据不同的定义方式,可以分为点积(数量积)和叉积(向量积)两种形式。下面将对这两种乘法方式进行总结,并通过表格形式清晰展示它们的公式与特点。

一、点积(数量积)

点积是两个向量之间的一种乘法运算,其结果是一个标量(即一个数值),而不是向量。点积常用于计算两个向量之间的夹角或投影长度。

公式:

设向量 a = (a₁, a₂, ..., aₙ),向量 b = (b₁, b₂, ..., bₙ),则它们的点积为:

$$

\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = a_1b_1 + a_2b_2 + \cdots + a_nb_n

$$

也可以表示为:

$$

\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = \mathbf{a} \mathbf{b} \cos\theta

$$

其中,θ 是两个向量之间的夹角,a 和 b 分别是向量 a 和 b 的模长。

二、叉积(向量积)

叉积是两个三维向量之间的一种乘法运算,其结果是一个向量,该向量垂直于原来的两个向量所在的平面。叉积在物理学中常用于计算力矩、磁力等。

公式:

设向量 a = (a₁, a₂, a₃),向量 b = (b₁, b₂, b₃),则它们的叉积为:

$$

\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}

$$

或者写成坐标形式:

$$

\mathbf{a} \times \mathbf{b} = (a_2b_3 - a_3b_2, a_3b_1 - a_1b_3, a_1b_2 - a_2b_1)

$$

叉积的结果向量方向由右手定则确定。

三、总结对比表

项目 点积(数量积) 叉积(向量积)
结果类型 标量(数值) 向量
维度要求 任意维度均可 仅适用于三维向量
公式 $\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = a_1b_1 + a_2b_2 + \cdots + a_nb_n$ $\mathbf{a} \times \mathbf{b} = (a_2b_3 - a_3b_2, a_3b_1 - a_1b_3, a_1b_2 - a_2b_1)$
几何意义 表示两向量夹角的余弦值与模长的乘积 表示垂直于两向量的向量,大小为面积
应用场景 投影、角度计算、功等 力矩、磁力、旋转方向等

四、小结

两个向量相乘的公式根据不同的乘法方式而不同,点积用于计算标量结果,叉积用于生成新的向量。理解它们的区别有助于在实际问题中正确选择合适的运算方式。掌握这些基础概念,对于进一步学习高等数学、物理和工程学都是非常有帮助的。

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