向量的内积和外积
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本文参考:https://www.cnblogs.com/gxcdream/p/7597865.html
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一、向量的内积
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1.1向量内积的定义
向量内积(点乘/点积/数量积):两个向量对应元素相乘之后求和:
注意:点乘的结果是一个标量,而不是向量。
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1.2向量内积的性质
- (λa + μb)·c = λa·c + μb·c,对任意实数λ, μ成立(线性)
- cos∠(a,b) =a·b/(|a||b|)
- |a·b| ≤ |a||b|,等号只在a与b共线时成立
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1.3向量内积的几何意义
- 表征或计算两个向量之间的夹角
- b向量在a向量方向上的投影
公式推导过程如下,首先看一下向量组成:
根据余弦定理有:
将c=a-b带入上式中得出:
因此可以得出:
则:
进而可以判断两个向量的位置关系:
a∙b>0:方向相同,夹角在0°到90°之间
a∙b=0: 正交,相互垂直
a∙b<0:方向相反,夹角在90°到180°之间
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二、向量的外积
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2.1向量外积的定义
向量外积(叉乘/叉积/向量积):向量a与b的外积是一个向量,其方向正交于a与b,并且(a,b,a×b)构成右手系。其长度等于|a×b| = |a||b|sin∠(a,b),为a、b构成的四边形的面积。
a和b的外积公式为:
还可写成:
其中是反实对称矩阵,a、b的外积写成了矩阵与向量的乘法,即线性运算。
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2.2向量外积的性质
- a × b = -b × a. (反称性)
- (λa + μb) × c = λ(a ×c) + μ(b ×c). (线性)
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