主题
Search

叉积


CrossProduct

对于 向量 u=(u_x,u_y,u_z)v=(v_x,v_y,v_z)R^3 中,叉积定义为

uxv=x^^(u_yv_z-u_zv_y)-y^^(u_xv_z-u_zv_x)+z^^(u_xv_y-u_yv_x)
(1)
=x^^(u_yv_z-u_zv_y)+y^^(u_zv_x-u_xv_z)+z^^(u_xv_y-u_yv_x),
(2)

其中 (x^^,y^^,z^^) 是一个 右手,即,正定向的,标准正交基。 这可以写成简写 符号,其形式为 行列式

 uxv=|x^^ y^^ z^^; u_x u_y u_z; v_x v_y v_z|,
(3)

其中 x^^y^^,和 z^^单位向量。 这里,uxv 始终 垂直于 uv,其方向由 右手定则 确定。

涉及三维 笛卡尔坐标系单位向量 的特殊情况由下式给出

x^^xy^^=z^^
(4)
y^^xz^^=x^^
(5)
z^^xx^^=y^^.
(6)

叉积满足一般恒等式

 AxB=-BxA.
(7)

请注意,uxv 不是通常的 极向量,但具有略微不同的变换属性,因此是所谓的 伪向量 (Arfken 1985, pp. 22-23)。 Jeffreys 和 Jeffreys (1988) 使用符号 u ^ v 来表示叉积。

叉积在 Wolfram 语言 中实现为Cross[a, b].

一个数学笑话问道:“当一个登山者和一个蚊子交叉时,你会得到什么?” 答案是:“什么也没有:你不能将标量与向量交叉”,这是指叉积只能应用于两个向量,而不能应用于标量向量(或者两个标量,就此而言)。 电视情景喜剧天才班中提出的另一个笑话问道:“当你将大象和葡萄交叉时,你会得到什么?” 答案是“象葡萄正弦-θ。”

在二维中,u=(u_x,u_y)v=(v_x,v_y) 的叉积类似物是

uxv=det(uv)
(8)
=u_xv_y-u_yv_x,
(9)

其中 det(A)行列式

叉积的幅度由下式给出

|uxv|=|u||v|sintheta
(10)
=|u||v|sqrt(1-(u^^·v^^)^2),
(11)

其中 thetauv 之间的角度,由 点积 给出

 costheta=u^^·v^^.
(12)

涉及叉积的恒等式包括

d/(dt)[r_1(t)xr_2(t)]=r_1(t)x(dr_2)/(dt)+(dr_1)/(dt)xr_2(t)
(13)
AxB=-BxA
(14)
Ax(B+C)=AxB+AxC
(15)
(tA)xB=t(AxB)
(16)
A·(BxC)=det(ABC)
(17)
Ax(BxC)=B(A·C)-C(A·B)
(18)
(AxB)x(CxD)=det(ABD)C-det(ABC)D.
(19)

张量 符号中,

 AxB=epsilon_(ijk)A^jB^k,
(20)

其中 epsilon_(ijk)置换符号爱因斯坦求和 已被用于对重复索引 jk 求和,并且 i 是一个自由索引,表示向量 (AxB)_i 的每个分量。


另请参阅

笛卡尔积, 行列式, 点积, 置换符号, 右手定则, 标量三重积, 向量, 向量直积, 向量乘法 在 MathWorld 课堂中探索此主题

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Arfken, G. "Vector or Cross Product." §1.4 in Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 18-26, 1985.Jeffreys, H. and Jeffreys, B. S. "Vector Product." §2.07 in Methods of Mathematical Physics, 3rd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 67-73, 1988.

在 Wolfram|Alpha 上引用

叉积

请引用为

Weisstein, Eric W. "叉积。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/CrossProduct.html

主题分类