向量内积&外积
一、向量的内积 1.1向量内积的定义 概括地说,向量的内积(点乘/点积/数量积)就是对两个向量执行点乘运算,即对这两个向量对应位一一相乘之后求和的操作,如下所示,对于向量a和向量b: a和b的点积公式为: 这里要求一维向量a和向量b的行列数相同。注意:点乘的结果是一个标量(数量而不是向量). 定义:两个向量a与b的内积为 a·b = |a||b|cos∠(a, b),特别地,0·a =a·0 = 0;若a,b是非零向量,则a与b正交的充要条件是a·b = 0。 1.2向量内积的性质 a^2 ≥ 0;当a^2 = 0时,必有a = 0(正定性) a·b = b·a (对称性) (λa + μb)·c = λa·c + μb·c,对任意实数λ, μ成立(线性) cos∠(a,b) =a·b/(|a||b|) |a·b| ≤ |a||b|,等号只在a与b共线时成立 1.3向量内积的几何意义 内积(点乘)的几何意义包括: 表征或计算两个向量之间的夹角 b向量在a向量方向上的投影 公式 推导过程如下,首先看一下向量组成: 根据余弦定理有: 将c=a-b带入上式中得出: 因此可以得出: 向量a,b的长度都是可以计算的已知量,从而有a和b间的夹角θ: 进而可以进一步判断两个向量是否同一方向或正交(即垂直)等方向关系,具体对应关系为: a∙b>0→方向基本相同,夹角在0°到90°之间 a∙b=0→