证明向量二重外积公式,证明向量二重外积公式 5

2021-03-10 14:58:26 字数 6183 阅读 8160

1楼:清溪看世界

|证明抄

:ax(bxc)=(a*c)b-(a*b)c显然ax(bxc)=ub+vc (u,v属于r)a*[ax(bxc)]=a*[ub+vc]=0ua*b+va*c=0

bx[ax(bxc)]=bx[ub+vc]=vbxc设bxc=d d与袭b垂直 令a=x1e1+x2e2+x3e3|b|e1=b |d|e2=d |bxd|e3=bxd代入得 bx(x1e1xd)=vd

由|b|x1=(a*b) 可得 v=-(a*b)代入(1)式可得 u=(a*c)

2楼:锺起云薄夏

正三向量a,b,c的双重向量积的证明方法很多,这里介绍一种比较直观的证法专。

为了证明

a×(b×c)=(a·

属c)b-(a·b)c

(1)只需证明

a~0×(b~0×c~0)=(a~0·c~0)b~0-(a~0·b~0)·c~0

(2)其中a~0,b~0,c~0为单位向量。因为若(2)成立,则在它的两边同时乘以|a|,|b|,|c|,立即得到(1)。

设三向量a,b,c都不是零向量,且b,c不共线以及a不与b,c垂直。将三向量的起点置于同一点o,b=ob和c=oc所在的平面为π,

3楼:匿名用户

数学分析的抄书上有,这袭是例题 。 其实就bai是直接算而已, 等号du两边同时除以zhic的绝对

值,那就只剩daoc的方向余弦啦 然后建立直角坐标系 使k=c的方向余弦 然后分别设a,b,a×b 的坐标,然后就直接计算好啦

4楼:匿名用户

这个是把a,b,c都写成分量的形式,然后用差乘和点乘的运算规则算出来的,

向量二重外积公式证明 5

5楼:匿名用户

正 三向量a,b,c的双重向量积的证明方法很多,这里介绍一种比较直观的证法。

为了证明 a×(b×c)=(a·c)b-(a·b)c (1) 只需证明 a~0×(b~0×c~0)=(a~0·c~0)b~0-(a~0·b~0)·c~0 (2) 其中a~0,b~0,c~0为单位向量。因为若(2)成立,则在它的两边同时乘以|a|,|b|,|c|,立即得到(1)。

设三向量a,b,c都不是零向量,且b,c不共线以及a不与b,c垂直。将三向量的起点置于同一点o,b=ob和c=oc所在的平面为π,

向量外积公式

6楼:闖将

i=(1,0,0)

j=(0,1,0)

k=(0,0,1)

代入公式,再作加减即可

三阶行列式方法:(仅限三阶)

沙路法:

把i,j两列重抄在整个式子右方

左上到右下各项相乘再相加

i*ay*bz+j*az*bx+k*ax*by左下到右上各项相乘再相加

bx*ay*k+by*az*i+bz*ax*j前式减后式,即为此行列式之值

7楼:匿名用户

会代数余子式行列式吗

8楼:靳璞频清润

a.b=|a|.|b|sine

9楼:钮玉芬孛辰

不需要用外积就可以求!

设三点为a、b、c,则向量ab与向量ac可求。(ab、ac、bc三个选哪两个都可以)

设这个法向量是a=(x,y,z),则有向量a点乘向量ab为0,向量a点乘向量ac为0,

则可解出向量a,这里要注意的是我们解出的a是含有一个参量的,可是是x、y、z中的任何一个,在具体题里,可以根据已知去确定把三者的哪个定为参量,假设我们解出的是a=(2y,y,3y/5),再把y赋具体的值就可以,这里可以是1,为了不出分数,也可以是5.

向量的外积表达式与方向。

10楼:匿名用户

其中i,j,k是三个单位向量.

行列式按第一行就行.

外积定义

把向量外积定义为

:符号表示:a×b

大小:|a|·|b|·sin.

方向:右手定则:若坐标系是满足右手定则的,设z=x×y,|z|=|x||y|*sin;则x,y,z构成右手系,伸开右手手掌,四个手指从x轴正方向方向转到y轴正方面,则大拇指方向即为z正轴方向。

外积的坐标表示:

(x1,y1,z1)×(x2,y2,z2)=(y1z2-y2z1,z1x2-z2x1,x1y2-x2y1)

外积的分配律a×(b+c)=a×b+a×c

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;,用投影的方法不难得到证明。

3)混合积的性质:

定义(a×b)·c为矢量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 外积,其正负号由a,b,c的定向决定(右手系为正,左手系为负)。

简单证明:体积v=底面积s×高h

=|a×b|×|h|

=|a×b|×|c|×(c·h)/(|c||h|)

=|a×b|×(c·h)/|h|

而|h|=|a×b|

所以v=c·h=c·(a×b)

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)若一个矢量a同时垂直于三个不共面矢a1,a2,a3,则a必为零矢量。

外积的分配律证明下面我们就用上面的1)2)3)来证明外积的分配律。

设r为空间任意矢量,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

这说明矢量a×(b+c)-(a×b+a×c)垂直于任意一个矢量。按3)的iv),这个矢量必为零矢量,即

a×(b+c)-(a×b+a×c)=0

所以有a×(b+c)=a×b+a×c.证毕

11楼:松茸人

向量积,数学中又称外积、叉积,物理中称矢积、叉乘,是一种在向量空间中向量的二元运算。与点积不同,它的运算结果是一个向量而不是一个标量。并且两个向量的叉积与这两个向量和垂直。

其应用也十分广泛,通常应用于物理学光学和计算机图形学中。

两个向量a和b的叉积写作a×b(有时也被写成a∧b,避免和字母x混淆)。[1]

定义向量积可以被定义为:。

模长:(在这里θ表示两向量之间的夹角(共起点的前提下)(0°≤θ≤180°),它位于这两个矢量所定义的平面上。)

方向:a向量与b向量的向量积的方向与这两个向量所在平面垂直,且遵守右手定则。(一个简单的确定满足“右手定则”的结果向量的方向的方法是这样的:

若坐标系是满足右手定则的,当右手的四指从a以不超过180度的转角转向b时,竖起的大拇指指向是c的方向。)

也可以这样定义(等效):

向量积|c|=|a×b|=|a||b|sin

即c的长度在数值上等于以a,b,夹角为θ组成的平行四边形的面积。

而c的方向垂直于a与b所决定的平面,c的指向按右手定则从a转向b来确定。

*运算结果c是一个伪向量。这是因为在不同的坐标系中c可能不同。[1]

坐标运算

设=(),=()。i,j,k分别是x,y,z轴方向的单位向量,则[1]:

a×b=(-)i+(-)j+(-)k,为了帮助记忆,利用三阶行列式,写成det

证明为了更好地推导,我们需要加入三个轴对齐的单位向量i,j,k。

i,j,k满足以下特点:

i=jxk;j=kxi;k=ixj;

kxj=–i;ixk=–j;jxi=–k;

ixi=jxj=kxk=0;(0是指0向量)

由此可知,i,j,k是三个相互垂直的向量。它们刚好可以构成一个坐标系。

这三个向量的特例就是i=(1,0,0)j=(0,1,0)k=(0,0,1)。

对于处于i,j,k构成的坐标系中的向量u,v我们可以如下表示:

u=xu*i+yu*j+zu*k;

v=xv*i+yv*j+zv*k;

那么uxv=(xu*i+yu*j+zu*k)x(xv*i+yv*j+zv*k)

=xu*xv*(ixi)+xu*yv*(ixj)+xu*zv*(ixk)+yu*xv*(jxi)+yu*yv*(jxj)+yu*zv*(jxk)+zu*xv*(kxi)+zu*yv*(kxj)+zu*zv*(kxk)

由于上面的i,j,k三个向量的特点,所以,最后的结果可以简化为

uxv=(yu*zv–zu*yv)*i+(zu*xv–xu*zv)*j+(xu*yv–yu*xv)*k。[1]

与数量积的区别

注:向量积≠向量的积(向量的积一般指点乘)

一定要清晰地区分开向量积(矢积)与数量积(标积)。见下表。

几何意义及其运用

叉积的长度|a×b|可以解释成这两个叉乘向量a,b共起点时,所构成平行四边形的面积。据此有:混合积[abc]=(a×b)·c可以得到以a,b,c为棱的平行六面体的体积。[1]

代数规则

1、反交换律:a×b=-b×a

2、加法的分配律:a×(b+c)=a×b+a×c。

3、与标量乘法兼容:(ra)×b=a×(rb)=r(a×b)。

4、不满足结合律,但满足雅可比恒等式:a×(b×c)+b×(c×a)+c×(a×b)=0。

5、分配律,线性性和雅可比恒等式别表明:具有向量加法和叉积的r3构成了一个李代数。

6、两个非零向量a和b平行,当且仅当a×b=0。[1]

拉格朗日公式

这是一个著名的公式,而且非常有用:

(a×b)×c=b(a·c)-a(b·c)

a×(b×c)=b(a·c)-c(a·b)

证明过程如下:

二重向量叉乘化简公式及证明

可以简单地记成“bac-cab”。这个公式在物理上简化向量运算非常有效。需要注意的是,这个公式对微分算子不成立。

这里给出一个和梯度相关的一个情形:

这是一个霍奇拉普拉斯算子的霍奇分解的特殊情形。

另一个有用的拉格朗日恒等式是:

这是一个在四元数代数中范数乘法|vw|=|v||w|的特殊情形。[2]

矩阵形式

给定直角坐标系的单位向量i,j,k满足下列等式:

i×j=k;

j×k=i;

k×i=j;

通过这些规则,两个向量的叉积的坐标可以方便地计算出来,不需要考虑任何角度:设

a=[a1,a2,a3]=a1i+a2j+a3k;

b=[b1,b2,b3]=b1i+b2j+b3k;

则a×b=[a2b3-a3b2,a3b1-a1b3,a1b2-a2b1]。

叉积也可以用四元数来表示。注意到上述i,j,k之间的叉积满足四元数的乘法。一般而言,若将向量[a1,a2,a3]表示成四元数a1i+a2j+a3k,两个向量的叉积可以这样计算:

计算两个四元数的乘积得到一个四元数,并将这个四元数的实部去掉,即为结果。更多关于四元数乘法,向量运算及其几何意义请参看四元数(空间旋转)。[2]

高维情形

七维向量的叉积可以通过八元数得到,与上述的四元数方法相同。

七维叉积具有与三维叉积相似的性质:

双线性性:x×(ay+bz)=ax×y+bx×z;(ay+bz)×x=ay×x+bz×x;

反交换律:x×y+y×x=0;

同时与x和y垂直:x·(x×y)=y·(x×y)=0;

拉格朗日恒等式:|x×y|=|x||y|-(x·y);

不同于三维情形,它并不满足雅可比恒等式:x×(y×z)+y×(z×x)+z×(x×y)≠0。

希望我能帮助你解疑释惑。

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