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向量叉乘的几何意义及其模的计算

目的:在传统的向量叉乘计算中,常常遇到叉乘。定义为向量。其这个向量方向满足右手定则。它的模大小,一般被忽略。因此推测一下。

向量叉乘定义:
外积(英语:Cross product)又称向量积(英语:Vector product),是对三维空间中的两个向量的二元运算,用符号:向量叉乘的几何意义及其模的计算表示。可以定义为:

假设两个向量外积,它的方向为。其方向由右手定则决定。模长等于这两个向量边的平行四边形的面积。
它的定义也可以写成:

其中为两个向量的夹角分别为两个向量的模长。为垂直于所在平面的法向量,且它满足右手定则。如下图:

因为基向量两两垂直,且为单位向量。 表示都为的向量。所以得到:

代入公式得到如下:

公式的,在日常用行列式计算表达。使用的矩阵余子式计算方式。它和代数计算方式相等。

因为它为基向量,在欧式几何中,它的表达为:

因此代入到得到:

上面是基于基向量的表达,它和上面的公式对应,因此可以得到:

在一些应用,经常向量的表示转化为矩阵的运算。因此(13)公式可以表示矩阵和向量的乘法。

两个向量的叉乘仅仅在三维空间有定义。在二维空间没有定义。

下面介绍向量的行列式和向量组成的平行四边形面积的关系。
假设为二维向量。这样易于解释。因此画图如下:

转化一下表达,因为不好计算,需要计算


其中.且,容易得到公式简化,简化上述等式为:

因为是通过旋转90度得到的,如下图。

因此假设 得到

因此得到公式:

可以看到行列式是面积的表达。

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