点积
这是两个矢量:
它们可以用 "点积" 的方法来 相乘 (也去看看 叉积)。
运算
点积的结果是个 数 (是 "标量",而不是 矢量)。
点积是用中点来表示:
a · b
这个式子的意思是 a 和 b 的点积
点积是这样计算的:
a · b = |a| × |b| × cos(θ)
其中:
|a| 是 矢量 a 的量值
|b| 是 矢量 b 的量值
θ 是 a 和 b 之间的 角度
把 a 的长度 乘以 b 的 长度,再乘以 a 和 b 之间的角的余弦
我们也可以这样计算:
a · b = ax × bx + ay × by
把两个矢量的 x 相乘,y 相乘,然后相加。
两个方法都可以!
例子:求 a 和 b 的 点积:
a · b = |a| × |b| × cos(θ)
a · b = ax × bx + ay × by
两个方法的结果是相同的(舍入后)
请留意:我们用了 负6 为 ax 的值(它指着 负x 的方向)
注意:你可以用 矢量计算器
来做。
为什么用 cos(θ) ?
要把两个方向相同的矢量相乘,合理的做法是把它们的长度相乘,但如果它们的方向不同就有点不对了。
所以我们乘以 cos(θ),这就像把其中一个矢量变成 "指着另一个矢量的方向"了:
我们用与 b 方向相同的 a 的部分 |
好像用光照着来找影子一样 |
然后我们才做乘法!
如果我们把 b "投影" 到 a,然后相乘,得出来的答案将会是一样的: 因为点积乘法的次序并不重要: |a| × |b| × cos(θ) = |a| × cos(θ) × |b| |
直角
当两个矢量是互相垂直时,它们的点积是 零。
例子:求以下矢量的点积:
a · b = |a| × |b| × cos(θ)
a · b = ax × bx + ay × by
这是确定两个矢量是否互相垂直的好方法。
三维或更高
以上也适用于 3 (或更多)维。
非常有用!
例子:璐璐测量了两根旗杆的尖端的位置,她想知道它们 之间的角度:
这是个 3维 的命题,别忘了 z 的部分:
a · b = ax × bx + ay × by + az × bz
用另一个公式:
a · b = |a| × |b| × cos(θ)
|a| 是什么?它是矢量 a 的量值(长度)。我们可以用 勾股定理来求:
- |a| = √(42 + 82 + 102)
- |a| = √(16 + 64 + 100)
- |a| = √180
|b| 也一样:
- |b| = √(92 + 22 + 72)
- |b| = √(81 + 4 + 49)
- |b| = √134
我们在上面求到 a · b = 122,所以:
a · b = |a| × |b| × cos(θ)
做好了!
我以前做过一个类似的运算,但那次我用角度和距离来做的 …… 非常困难,涉及很多三角法,要绞尽脑汁来做。上面的方法容易多了。
叉积
点积是个 标量 (普通的数,也称为 标量积)。
还有一个积,叫 叉积。叉积是个 矢量,也称为 矢量积。