【笔记】Inner product and Cross Product

对内积与外积基础性质进行简要陈述;

内积(Inner product,点乘)

  • 在几何中这个结果为b在a方向上的投影,若a与b正交,$a·b=0$
  • Scalar projrction of x onto y :$\alpha=\frac{x^Ty}{||y||}$
  • Vector projection of x onto y : $P=\alpha\frac1{||y||}y=\frac{x^Ty}{y^Ty}y$

  • If $a=(a_1,a_2,a_3)$ and $b=(b_1,b_2,b_3)$. Then $a·b=a_1b_1+a_2b_2+a_3b_3$

    证明:

    • $|a-b|^2=|a|^2+|b|^2-2|a||b|Cos\angle(a,b)$

    • $|a|^2=a_q^2+a_2^2+a_3^2,|b|^2=b_q^2+b_2^2+b_3^2$

    • $|a-b|^2=(a_1-b_1)^2+(a_2-b_2)^2+(a_3-b_3)^2$

外积(Cross Product,叉乘)

其中

得到结果向量

在几何中这个结果称为法向量,该向量垂直于a和b向量构成的平面

叉乘同时拥有其它基本性质:

  1. $a \times a = 0$
  2. $a \times b = -( b \times a)$
  3. $(a + b)\times c = a \times c + b \times c$
  4. $(a\times b)\times c\ne a\times(b\times c)$
  5. $(a\times b)·c=a·(b\times c)$

可得到叉乘公式推导:

同时因为

得到

  • 证明垂直:

    $u$ $v$ is perpendicular to both $u$ and $v$.

扩充

  • If $u=(u_1,u_2,u_3)$ and $v=(v_1,v_2,v_3)$. Then $|u\times v|=|u||v|Sin\angle(a,b)$

    证明:

  • $|v\times w||u|Cos\angle(a,b)=u·(v\times w)=\begin{vmatrix}u_1 & u_2 & u_3\\v_1 & v_2 & v_3\ w_1 & w_2 & w_3\end{vmatrix}$

  • The area of the parallelogram generated by the vectors $(a, b)$ and $(c, d)$ is $det\left(\matrix{a&b\\c&d}\right)$

  • $\left\{\matrix{ax+by=e\\cx+dy=f}\right.$ ,只有在 $det\left(\matrix{a&b\\c&d}\right)\ne0$ 时才有解,解为 $\left(\matrix{a&b\\c&d}\right)^{-1}\left(\matrix{e\\f}\right)$


Reference

  1. 向量的内积(点乘)

【笔记】Inner product and Cross Product
http://achlier.github.io/2021/02/15/Inner_product_and_Cross_Product/
Author
Hailey
Posted on
February 15, 2021
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