點乘和叉乘

2022-04-27 16:47:40 字數 2379 閱讀 5680

向量是由n個實數組成的乙個n行1列(n*1)或乙個1行n列(1*n)的有序陣列;

向量的點乘,也叫向量的內積、數量積,對兩個向量執行點乘運算,就是對這兩個向量對應位一一相乘之後求和的操作,點乘的結果是乙個標量。

對於向量a和向量b:

a和b的點積公式為:

要求一維向量a和向量b的行列數相同。

點乘的幾何意義是可以用來表徵或計算兩個向量之間的夾角,以及在b向量在a向量方向上的投影,有公式:

推導過程如下,首先看一下向量組成:

定義向量:

根據三角形餘弦定理有:

根據關係c=a-b(a、b、c均為向量)有:

即:向量a,b的長度都是可以計算的已知量,從而有a和b間的夾角θ:

根據這個公式就可以計算向量a和向量b之間的夾角。從而就可以進一步判斷這兩個向量是否是同一方向,是否正交(也就是垂直)等方向關係,具體對應關係為:

a·b>0    方向基本相同,夾角在0°到90°之間

a·b=0    正交,相互垂直  

a·b<0    方向基本相反,夾角在90°到180°之間 

叉乘公式

兩個向量的叉乘,又叫向量積、外積、叉積,叉乘的運算結果是乙個向量而不是乙個標量。並且兩個向量的叉積與這兩個向量組成的座標平面垂直。

對於向量a和向量b:

a和b的叉乘公式為:

其中:根據i、j、k間關係,有:

在三維幾何中,向量a和向量b的叉乘結果是乙個向量,更為熟知的叫法是法向量,該向量垂直於a和b向量構成的平面。

在3d影象學中,叉乘的概念非常有用,可以通過兩個向量的叉乘,生成第三個垂直於a,b的法向量,從而構建x、y、z座標系。如下圖所示: 

在二維空間中,叉乘還有另外乙個幾何意義就是:axb等於由向量a和向量b構成的平行四邊形的面積。

向量:u=(u1,u2,u3) v=(v1,v2,v3)

叉積公式:u x v =

點積公式:u * v = u1v1+u2v2+u3v33=lul*lvl*cos(u,v)

對於向量的運算,還有兩個「乘法」,那就是點乘和叉乘了.點乘的結果就是兩個向量的模相乘,然後再與這兩個向量的夾角的余弦值相乘.或者說是兩個向量的各個分量分別相乘的結果的和.很明顯,點乘的結果就是乙個數,這個數對我們分析這兩個向量的特點很有幫助.如果點乘的結果為0,那麼這兩個向量互相垂直;如果結果大於0,那麼這兩個向量的夾角小於90度;如果結果小於0,那麼這兩個向量的夾角大於90度.對於叉乘,它的運算公式令人頭暈,我就不說了,大家看下面的公式自己領悟吧……

向量c的方向與a,b所在的平面垂直,且方向要用「右手法則」判斷(用右手的四指先表示向量a的方向,然後手指朝著手心的方向擺動到向量b的方向,大拇指所指的方向就是向量c的方向).

若向量a=(a1,b1,c1),向量b=(a2,b2,c2),

則 向量a·向量b=a1a2+b1b2+c1c2 

向量a×向量b= 

| i j k| 

|a1 b1 c1| 

|a2 b2 c2|

=(b1c2-b2c1,c1a2-a1c2,a1b2-a2b1) 

(i、j、k分別為空間中相互垂直的三條座標軸的單位向量).

叉乘的意義就是通過兩個向量來確定乙個新的向量,該向量與前兩個向量都垂直

///計算點積,及向量長度,及向量夾角

double dot(vector a,vector b)

double length(vector a)

double angle(vector a,vector b)

//計算叉積,向量逆時針旋轉,兩線段是否想交

double cross(vector a,vector b)

double area2(vector a,vector b,vector c)

vector rotate(vector a,double rad)

bool converxline(vector a,vector b,vector c,vector d)

點乘和叉乘

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