主題
Search

叉積


CrossProduct

對於 向量 u=(u_x,u_y,u_z)v=(v_x,v_y,v_z)R^3 中,叉積定義為

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^^) 是一個 右手,即,正定向的,標準正交基。 這可以寫成簡寫 符號,其形式為 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^^單位向量。 這裡,uxv 始終 垂直於 uv,其方向由 右手定則 確定。

涉及三維 笛卡爾座標系單位向量 的特殊情況由下式給出

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

叉積滿足一般恆等式

 AxB=-BxA.
(7)

請注意,uxv 不是通常的 極向量,但具有略微不同的變換屬性,因此是所謂的 偽向量 (Arfken 1985, pp. 22-23)。 Jeffreys 和 Jeffreys (1988) 使用符號 u ^ v 來表示叉積。

叉積在 Wolfram 語言 中實現為Cross[a, b].

一個數學笑話問道:“當一個登山者和一個蚊子交叉時,你會得到什麼?” 答案是:“什麼也沒有:你不能將標量與向量交叉”,這是指叉積只能應用於兩個向量,而不能應用於標量向量(或者兩個標量,就此而言)。 電視情景喜劇天才班中提出的另一個笑話問道:“當你將大象和葡萄交叉時,你會得到什麼?” 答案是“象葡萄正弦-θ。”

在二維中,u=(u_x,u_y)v=(v_x,v_y) 的叉積類似物是

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

其中 det(A)行列式

叉積的幅度由下式給出

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

其中 thetauv 之間的角度,由 點積 給出

 costheta=u^^·v^^.
(12)

涉及叉積的恆等式包括

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)

張量 符號中,

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

其中 epsilon_(ijk)置換符號愛因斯坦求和 已被用於對重複索引 jk 求和,並且 i 是一個自由索引,表示向量 (AxB)_i 的每個分量。


另請參閱

笛卡爾積, 行列式, 點積, 置換符號, 右手定則, 標量三重積, 向量, 向量直積, 向量乘法 在 課堂中探索此主題

使用 探索

參考文獻

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 上引用

叉積

請引用為

Weisstein, Eric W. "叉積。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/CrossProduct.html

主題分類