計算向量面積 三向量的混合積

2021-10-16 04:51:37 字數 826 閱讀 5649

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預備知識向量的叉乘

我們定義以下運算

為向量

混合積. 混合積滿足

這個公式可由圖 1 記憶.

圖 1:式 2 記憶法

圖中箭頭的方向由叉乘的方向(順時針或逆時針)決定,與內積無關, 即

.如果混合積的順序取與箭頭相反的方向, 根據叉乘的性質,需要在前面加上負號(叉乘不滿足乘法交換律). 式 2 與式 3 互為相反數

注意即使將混合積省略括號記為

或者 也應該理解為先叉乘後內積.

沒有定義, 因為向量不能叉乘標量.

幾何法證明

圖 2:向量混合積的幾何意義

如圖 2 , 以三個向量為稜作平行六面體. 由習題 1 可知

就是 所在平行四邊形的面積. 令

, 則

為平面的法向量, 平行六面體的高為

, 所以平行六面體的體積等於底面積乘以高

同理可得對於同一平行六面體

這裡只證明了式 2 的絕對值, 要證明正負號, 定義

時 為負值即可.

代數法證明預備知識行列式

不難證明三矢矢積若展開成分量的形式,等於三個向量組成的行列式

而利用行列式中任意兩行置換符號改變,即可證明式 2 .

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