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點積


DotProduct

點積可以定義為兩個向量 XY

 X·Y=|X||Y|costheta,
(1)

其中 theta 是向量之間的,|X| 是範數。由此立即得出,如果 X 垂直於 垂直Y,則 X·Y=0。因此,點積的幾何解釋為當兩個向量被放置使其尾部重合時,X單位向量 Y^^ 上的投影的長度。

透過寫作

A_x=Acostheta_A    B_x=Bcostheta_B
(2)
A_y=Asintheta_A    B_y=Bsintheta_B,
(3)

由此得出 (1) 產生

A·B=ABcos(theta_A-theta_B)
(4)
=AB(costheta_Acostheta_B+sintheta_Asintheta_B)
(5)
=Acostheta_ABcostheta_B+Asintheta_ABsintheta_B
(6)
=A_xB_x+A_yB_y.
(7)

所以,一般來說,

X·Y=sum_(i=1)^(n)x_iy_i
(8)
=x_1y_1+...+x_ny_n.
(9)

這可以使用愛因斯坦求和約定非常簡潔地寫成

 X·Y=x_iy_i.
(10)

點積在 Wolfram 語言中實現為Dot[a, b],或者簡單地使用句點,a . b

點積是可交換的

 X·Y=Y·X,
(11)

可分配的

 X·(Y+Z)=X·Y+X·Z.
(12)

結合律對於點積沒有意義,因為 (a·b)·c 未定義,因為 a·b 是一個標量,因此它本身不能進行點積運算。然而,它確實滿足以下性質

 (rX)·Y=r(X·Y)
(13)

對於標量 r

向量點積的導數

 d/(dt)[r_1(t)·r_2(t)]=r_1(t)·(dr_2)/(dt)+(dr_1)/(dt)·r_2(t).
(14)

點積在旋轉下是不變的

A^'·B^'=A_i^'B_i^'
(15)
=a_(ij)A_ja_(ik)B_k
(16)
=(a_(ij)a_(ik))A_jB_k
(17)
=delta_(jk)A_jB_k
(18)
=A_jB_j
(19)
=A·B,
(20)

其中使用了愛因斯坦求和約定

點積也稱為標量積和內積。在後一種上下文中,通常寫成 <a,b>。點積也為張量 AB 定義為

 A·B=A^alphaB_alpha.
(21)

因此對於四向量 a_mub_mu,它定義為

a_mu·b_mu=a_mub^mu
(22)
=a^0b^0-a^1b^1-a^2b^2-a^3b^3
(23)
=a^0b^0-a·b,
(24)

其中 a·b 是通常的三維點積。


另請參閱

叉積, 愛因斯坦求和約定, 四向量範數, 內積, 外積, 垂直點積, 向量, 向量乘法, 楔積 在 課堂中探索此主題

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參考文獻

Arfken, G. "Scalar or Dot Product." §1.3 in Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 13-18, 1985.Jeffreys, H. and Jeffreys, B. S. "Scalar Product." §2.06 in Methods of Mathematical Physics, 3rd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 65-67, 1988.

在 中被引用

點積

如此引用

Weisstein, Eric W. "點積。" 來自 --一個 資源。 https://mathworld.tw/DotProduct.html

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