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向量积,也称为叉积或外积,是向量空间中两个向量的二元运算,其结果是一个新的向量。以下是向量积的计算方法:
定义
向量积的结果向量 ( mathbf{c} = mathbf{a} times mathbf{b} ) 的长度等于向量 ( mathbf{a} ) 和 ( mathbf{b} ) 构成的平行四边形的面积,方向垂直于 ( mathbf{a} ) 和 ( mathbf{b} ) 所决定的平面,遵循右手定则。
计算公式
向量积的计算可以通过行列式来表示:
如果 ( mathbf{a} = (a_1, a_2, a_3) ) 和 ( mathbf{b} = (b_1, b_2, b_3) ),则
[
mathbf{a} times mathbf{b} = left| begin{array}{ccc}
mathbf{i} & mathbf{j} & mathbf{k}
a_1 & a_2 & a_3
b_1 & b_2 & b_3
end{array} right|
]
其中 ( mathbf{i}, mathbf{j}, mathbf{k} ) 是空间中的单位向量,分别沿着 x, y, z 轴。
展开这个行列式,我们得到向量积的分量:
[
mathbf{a} times mathbf{b} = (a_2b_3 - a_3b_2, a_3b_1 - a_1b_3, a_1b_2 - a_2b_1)
]
物理意义
在物理学中,向量积(叉积)有着广泛的应用,例如在计算力矩、旋转和磁场等方面。