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向量互相垂直乘积是多少

2025-10-14 01:54:26

问题描述:

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2025-10-14 01:54:26

向量互相垂直乘积是多少】在向量运算中,向量之间的乘积有多种形式,其中最常见的是点积(数量积)和叉积(向量积)。当两个向量互相垂直时,它们的乘积具有特殊的性质。本文将对这两种乘积进行总结,并通过表格形式清晰展示结果。

一、点积(数量积)

点积是两个向量之间的一种乘法运算,其结果是一个标量(即一个数值)。点积的计算公式为:

$$

\vec{a} \cdot \vec{b} = \vec{a} \vec{b} \cos\theta

$$

其中:

- $\vec{a}$ 和 $\vec{b}$ 分别是向量 $\vec{a}$ 和 $\vec{b}$ 的模长;

- $\theta$ 是两个向量之间的夹角。

当两个向量互相垂直时,夹角 $\theta = 90^\circ$,此时 $\cos 90^\circ = 0$,因此:

$$

\vec{a} \cdot \vec{b} = 0

$$

结论:

当两个向量互相垂直时,它们的点积为 0。

二、叉积(向量积)

叉积是两个向量之间的一种乘法运算,其结果是一个向量,该向量的方向垂直于原两个向量所在的平面。叉积的大小为:

$$

\vec{a} \times \vec{b} = \vec{a} \vec{b} \sin\theta

$$

同样地,$\theta$ 是两个向量之间的夹角。

当两个向量互相垂直时,$\sin 90^\circ = 1$,所以叉积的大小为:

$$

$$

而方向则由右手定则决定,具体方向取决于 $\vec{a}$ 和 $\vec{b}$ 的排列顺序。

结论:

当两个向量互相垂直时,它们的叉积的模长为两个向量模长的乘积,且方向垂直于两者所在的平面。

三、总结对比表

\vec{a} \times \vec{b} = \vec{a} \vec{b}
向量乘积类型 定义方式 结果性质 当两向量垂直时的结果
点积 $\vec{a} \cdot \vec{b}$ 标量 等于 0
叉积 $\vec{a} \times \vec{b}$ 向量(方向垂直于两向量) 模长为 $\vec{a} \vec{b}$

四、实际应用举例

- 在物理中,力与位移的点积可以表示做功,若力与位移垂直,则不做功。

- 在三维几何中,两个垂直向量的叉积可用于求解平面的法向量。

五、结语

了解向量之间的乘积关系对于理解矢量运算、力学分析以及计算机图形学等领域都非常重要。当两个向量互相垂直时,点积为零,叉积则体现出了最大的“强度”或“方向性”。掌握这些基本概念有助于更深入地理解向量空间中的各种现象。

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