请问什么是向量的外积,并且其几何、算术意义是什么还有如何求?
答案:2 悬赏:10
解决时间 2021-02-12 13:36
- 提问者网友:情系雨樱花
- 2021-02-11 16:00
请问什么是向量的外积,并且其几何、算术意义是什么还有如何求?
最佳答案
- 二级知识专家网友:不服输的倔强
- 2021-02-11 16:09
把向量外积定义为:
a × b = |a|·|b|·Sin<a, b>.
分配律的几何证明方法很繁琐,大意是用作图的方法验证。有兴趣的话请自己参阅参考文献中的证明。
下面给出代数方法。我们假定已经知道了:
1)外积的反对称性:
a × b = - b × a.
这由外积的定义是显然的。
2)内积(即数积、点积)的分配律:
a·(b + c) = a·b + a·c,
(a + b)·c = a·c + b·c.
这由内积的定义a·b = |a|·|b|·Cos<a, b>,用投影的方法不难得到证明。
3)混合积的性质:
定义(a×b)·c为向量a, b, c的混合积,容易证明:
i) (a×b)·c的绝对值正是以a, b, c为三条邻棱的平行六面体的体积,其正负号由a, b, c的定向决定(右手系为正,左手系为负)。
从而就推出:
ii) (a×b)·c = a·(b×c)
所以我们可以记a, b, c的混合积为(a,b,c)
由i)还可以推出:
iii) (a, b, c) = (b, c, a) = (c, a, b)
我们还有下面的一条显然的结论:
iv) 若一个向量a同时垂直于三个不共面矢a1, a2, a3,则a必为零向量。
下面我们就用上面的1)2)3)来证明外积的分配律。
设r为空间任意向量,在r·[a×(b + c)]里,交替两次利用3)的ii)、iii)和数积分配律2),就有
r·[a×(b + c)]
= (r×a)·(b + c)
= (r×a)·b + (r×a)·c
= r·(a×b) + r·(a×c)
= r·(a×b + a×c)
移项,再利用数积分配律,得
r·[a×(b + c) - (a×b + a×c)] = 0
这说明向量a×(b + c) - (a×b + a×c)垂直于任意一个向量。按3)的iv),这个向量必为零向量,即
a×(b + c) - (a×b + a×c) = 0
所以有
a×(b + c) = a×b + a×c.
证毕。
a × b = |a|·|b|·Sin<a, b>.
分配律的几何证明方法很繁琐,大意是用作图的方法验证。有兴趣的话请自己参阅参考文献中的证明。
下面给出代数方法。我们假定已经知道了:
1)外积的反对称性:
a × b = - b × a.
这由外积的定义是显然的。
2)内积(即数积、点积)的分配律:
a·(b + c) = a·b + a·c,
(a + b)·c = a·c + b·c.
这由内积的定义a·b = |a|·|b|·Cos<a, b>,用投影的方法不难得到证明。
3)混合积的性质:
定义(a×b)·c为向量a, b, c的混合积,容易证明:
i) (a×b)·c的绝对值正是以a, b, c为三条邻棱的平行六面体的体积,其正负号由a, b, c的定向决定(右手系为正,左手系为负)。
从而就推出:
ii) (a×b)·c = a·(b×c)
所以我们可以记a, b, c的混合积为(a,b,c)
由i)还可以推出:
iii) (a, b, c) = (b, c, a) = (c, a, b)
我们还有下面的一条显然的结论:
iv) 若一个向量a同时垂直于三个不共面矢a1, a2, a3,则a必为零向量。
下面我们就用上面的1)2)3)来证明外积的分配律。
设r为空间任意向量,在r·[a×(b + c)]里,交替两次利用3)的ii)、iii)和数积分配律2),就有
r·[a×(b + c)]
= (r×a)·(b + c)
= (r×a)·b + (r×a)·c
= r·(a×b) + r·(a×c)
= r·(a×b + a×c)
移项,再利用数积分配律,得
r·[a×(b + c) - (a×b + a×c)] = 0
这说明向量a×(b + c) - (a×b + a×c)垂直于任意一个向量。按3)的iv),这个向量必为零向量,即
a×(b + c) - (a×b + a×c) = 0
所以有
a×(b + c) = a×b + a×c.
证毕。
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- 1楼网友:糜废丧逼
- 2021-02-11 17:33
向量的混合积有下述几何意义:以向量、、为棱作一个平行六面体,并记此六面体的高为,底面积为,再记,向量与的夹角为. 当与指向底面的同一侧时,;当与指向底面的相异一侧时,,综合以上两种情况,得到.而底面积. 这样,平行六面体的体积.即向量的混合积是这样的一个数,它的绝对值表示以向量、、为棱的平行六面体的体积.根据向量混合积的几何意义,可以推出以下结论:(1)三向量,,共面的充分必要条件;(2)空间四点共面的充分必要条件是.
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