1 定义

c=a×b

向量的叉乘,即求同时垂直两个向量的向量,即c垂直于a,且c垂直于b。

假设向量a=(a.x,a.y,a.z),b=(b.x,b.y,b.z),c=(c.x,c.y,c.z),

则c=a×b=(a.x,a.y,a.z)×(b.x,b.y,b.z)=(a.y * b.z - a.z * b.y, a.z * b.x - a.x * b.z, a.x * b.y - a.y * b.x)
为方便记忆,可参照下图:
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2 几何意义

|c|=|a×b|=|a| |b|sinθ(θ为a,b向量之间的夹角)

|c| 等于a,b向量构成的平行四边形的面积。

在这里插入图片描述

3 拓展应用

2d叉乘形式

假设有两个2d向量a,b,我们直接把他们视为3d向量(a.z=b.z=0)。

那么这个时候的a,b向量的叉乘结果c=a×b=(a.x,a.y,a.z)×(b.x,b.y,b.z)=(a.y * b.z - a.z * b.y, a.z * b.x - a.x * b.z, a.x * b.y - a.y * b.x)=(0,0,a.x * b.y - a.y * b.x)
即 c.z=a.x * b.y - a.y * b.x

此时可以令 k=c.z=a.x * b.y - a.y * b.x

k可以用于判断:

  1. 计算a,b向量构成的平行四边形的面积。向量a与b的叉乘的模等于由a,b组成的平行四边形的面积。

证明:|c|=|a×b|=|a| |b|sinθ=1/2|a||b|sinθ×2=S△ABD×2=S□ABCD

  1. 判断旋转角度。如果k>0时,那么a正旋转到b的角度为<180°,如果k<0,那么a正旋转到b的角度为>180°,如果k=0 那么a,b向量平行。
    这可延伸用于判断给定的一系列点能否构成凸多边形。

关于向量的叉乘右手定则判方向
a×b的方向:四指由a开始,指向b,拇指的指向就是a×b的方向,垂直于a和b所在的平面;
b×a的方向:四指由b开始,指向a,拇指的指向就是b×a的方向,垂直于b和a所在的平面;
a×b的方向与b×a的方向是相反的,且有:a×b=-b×a。
在这里插入图片描述

Logo

旨在为数千万中国开发者提供一个无缝且高效的云端环境,以支持学习、使用和贡献开源项目。

更多推荐