平面内两个向量相乘(平面内两向量相乘等于法向量证明)



1、平面内两个向量相乘

2、平面内两向量相乘等于法向量证明

平面内两向量相乘等于法向量证明

在平面直角坐标系中,设两向量为:

v = (x?, y?)

w = (x?, y?)

它们的叉乘定义为:

```

v × w = x?y? - x?y?

```

根据向量叉乘的几何意义,它表示两向量所构成的平行四边形的面积。

现在,假设平面内两条直线L?和L?分别由向量v和w表示:

```

L?: x = x? + at?, y = y? + bt?

L?: x = x? + at?, y = y? + bt?

```

其中,t?和t?表示参数。

若直线L?和L?相交,则有:

```

x? + at? = x? + at?

y? + bt? = y? + bt?

```

消去参数t?和t?,得到:

```

(x? - x?)t? = (x? - x?)t?

(y? - y?)t? = (y? - y?)t?

```

因此,t?和t?要么同时为0,要么同时不为0。

若t?和t?同时为0,则L?和L?重合;若t?和t?同时不为0,则L?和L?相交。

当L?和L?相交时,向量v和w的法向量为:

```

n = v × w = (x?y? - x?y?, x?y? - x?y?)

```

容易验证,向量n与向量v、w所在的平面垂直,即n是法向量。

因此,平面内两向量v和w的叉乘等于法向量。

3、平面内两个向量相乘得到法向量

4、平面内两向量相乘等于法向量

在平面内,两个向量相乘可以得到一个法向量。

法向量是指与两个向量垂直的单位向量。它可以帮助我们计算两个向量之间的夹角和距离。

如果两个向量分别为 $\mathbf{a} = (a_1, a_2)$ 和 $\mathbf{b} = (b_1, b_2)$, 那么它们的叉积为:

$$\mathbf{a} \times \mathbf{b} = (a_1b_2 - a_2b_1)\mathbf{k}$$

其中 $\mathbf{k}$ 是垂直于平面的单位向量。

可以看出,叉积是一个只有 $z$ 分量的向量,且其大小等于两个向量的面积。因此,当 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 共线时,它们的叉积为零。当 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 垂直时,它们的叉积最大,且等于两个向量的面积。

法向量可以应用于许多几何问题中,例如:

求两个向量之间的夹角:

$$\cos\theta = \frac{\mathbf{a} \cdot \mathbf{b}}{\left\Vert \mathbf{a} \right\Vert \left\Vert \mathbf{b} \right\Vert}$$

其中 $\cdot$ 表示点积。

求两个向量的距离:

$$d = \frac{\left\Vert \mathbf{a} \times \mathbf{b} \right\Vert}{\left\Vert \mathbf{b} \right\Vert}$$

因此,平面内两个向量相乘得到的叉积为法向量,它提供了这两个向量之间的重要几何信息。

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