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數量積的意思、數量積的詳細解釋

關鍵字:

數量積的解釋

又稱“内積”、“點積”,物理學上稱為“标量積”。兩向量a與b的數量積是數量|a|·|b|cosθ,記作a·b;其中|a|、|b|是兩向量的模,θ是兩向量之間的夾角(0≤θ≤π)。

詞語分解

專業解析

數量積是向量運算中的基本概念,又稱“點積”或“内積”。根據《數學大辭典》的定義,兩個向量的數量積是一個标量,其數值等于兩向量的模長與它們夾角餘弦的乘積。數學表達式為:

$$

mathbf{a} cdot mathbf{b} = |mathbf{a}||mathbf{b}|costheta

$$

其中$mathbf{a}$、$mathbf{b}$為向量,$theta$為兩向量間的夾角。

核心特性與解釋

  1. 代數意義

    在直角坐标系中,若向量$mathbf{a}=(a_1, a_2, a_3)$,$mathbf{b}=(b_1, b_2, b_3)$,則數量積可表示為對應分量乘積之和,即:

    $$

    mathbf{a} cdot mathbf{b} = a_1b_1 + a_2b_2 + a_3b_3

    $$

    這一性質在物理學中常用于計算功、能量等标量值。

  2. 幾何意義

    數量積可反映兩向量的方向關系:若結果為正值,表示夾角小于90°;若為負值,則夾角大于90°;若為零,則兩向量垂直(正交)。這一特性在幾何分析與工程建模中具有重要應用。

  3. 運算性質

    數量積滿足交換律與分配律,即:

    $$

    mathbf{a} cdot mathbf{b} = mathbf{b} cdot mathbf{a}

    $$

    $$

    mathbf{a} cdot (mathbf{b} + mathbf{c}) = mathbf{a} cdot mathbf{b} + mathbf{a} cdot mathbf{c}

    $$

    這些性質使其成為線性代數與空間解析幾何的基礎工具。

參考來源

網絡擴展解釋

數量積(又稱點積或内積)是向量運算中的一種基本操作,其運算結果為标量(即一個數)。以下是詳細解釋:

1.定義與公式

數量積定義為兩個向量的模長與它們夾角餘弦值的乘積。數學表達式為: $$ mathbf{a} cdot mathbf{b} = |mathbf{a}| cdot |mathbf{b}| cdot costheta $$ 其中,$mathbf{a}$ 和 $mathbf{b}$ 是向量,$theta$ 是它們之間的夾角。

2.坐标形式

若向量在直角坐标系中表示為 $mathbf{a} = (a_1, a_2, a_3)$ 和 $mathbf{b} = (b_1, b_2, b_3)$,則數量積可計算為對應分量的乘積之和: $$ mathbf{a} cdot mathbf{b} = a_1b_1 + a_2b_2 + a_3b_3 $$

3.幾何意義

4.運算性質

5.應用場景

示例

若 $mathbf{a} = (1, 2)$ 和 $mathbf{b} = (3, 4)$,則: $$ mathbf{a} cdot mathbf{b} = (1)(3) + (2)(4) = 3 + 8 = 11 $$

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