向量外积 百科内容来自于: 百度百科

定义

把向量外积定义为:
|a × b| = | a|·| b|·Sin< a, b>.
方向根据右手法则确定,就是手掌立在a、b所在平面的向量a上,掌心向b,那么大拇指方向就是垂直于该平面的方向,被规定为外积的方向。

运算

向量外积的代数运算形式为:
| e(i) e(j) e(k)|
a× b=| x(a) y(a) z(a) |
| x(b) y(b) z(b) |
这个行列式,按照第一行展开。 e表示标准单位基。
分配律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)=b·(c×a)=c·(a×b)
所以我们可以记 a, b, c的混合积为( a, b, c)

推理

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。
三向量的外积
a×(b×c)=(a·c)b-(a·b)c
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- 来自原声例句
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