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叉积(向量积 外积)的运算法则及其与点积(数量积 内积)的混合运算

时间:2022-04-28 23:45:50

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叉积(向量积 外积)的运算法则及其与点积(数量积 内积)的混合运算

a,b,c为R3上的三个向量,λ,μ为两个标量,×表示两向量之间的叉积,·表示两向量之间的数量积。则:

1. 叉积的定义

a与b的叉积为一向量,记为a×b。记ab之间的夹角为θ,则它的模与方向分别为:

模:|a×b|=|a||b|sinθ方向:垂直于ab所构成的平面,且满足右手法则

2. 叉积的代数规则

反交换律:a×b=-b×a。分配律:a×(b+c)=a×b+a×c。与标量乘法兼容:(λa)×b=a×(λb)=λ(a×b)。数乘结合律:(λa)×(μb)=(λμ)(a×b)雅可比恒等式:a×(b×c)+b×(c×a)+c×(a×b)=0。分配律,线性性和雅可比恒等式表明:具有向量加法和叉积的R3构成了一个李代数。两个非零向量ab平行,当且仅当a×b=0

3. 拉格朗日公式

(a×b)×c=b(a·c)-a(b·c)a×(b×c)=b(a·c)-c(a·b)

可以使用拉格朗日公式第2条证明代数规则第5条的雅可比恒等式:

a×(b×c)+b×(c×a)+c×(a×b)= b(a·c)-c(a·b)+c(b·a)-a(b·c)+a(c·b)-b(c·a)= [a(c·b)-a(b·c)]+[b(a·c)-b(c·a)]+[c(b·a)-c(a·b)]= 0

4. 向量的混合积

(a×b)·c=(b×c)·a=(c×a)·b

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