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向量的乘积积的矩阵形式

(2013-01-31 16:08:38)
标签:

it

分类: 数学

混合积:对三维向量a,b,c,称(a×b)•c为a,b,c的混合积,记为[a,b,c].
[a,b,c]=(a×b)•c=|a×b|•|c|cosθ
所以混合积就是以a,b,c为三条棱的平行六面体的体积.


数量积:两个三维矢量[1, 3, −5]和[4, −2, −1]的点积是

http://upload.wikimedia.org/math/1/8/9/189ee9305ab1c31263968d03d1b3db24.png

使用矩阵乘法并把(纵列)矢量当作n×1 矩阵,点积还可以写为:

http://upload.wikimedia.org/math/8/d/6/8d6585f43946be812fb9bd305497e59b.png

向量积:矩阵形式

给定直角坐标系的单位向量ijk满足下列等式:

i × j k           j × k i           k × i j

通过这些规则,两个向量的叉积的坐标可以方便地计算出来,不需要考虑任何角度:设

a a1i a2j a3k = [a1a2a3]
b b1i b2j b3k = [b1b2b3]

a × b = [a2b3 − a3b2, a3b1 − a1b3, a1b2 − a2b1]

上述等式可以写成矩阵行列式的形式:

http://upload.wikimedia.org/math/3/4/7/347077d90301a8ed490035175027a48b.png

张量积

对于矩阵这个运算通常叫做克罗内克积,用来明确结果有特定块结构在其上,其中第一个矩阵的每个元素被替代为这个元素与第二个矩阵的积。对于矩阵 http://upload.wikimedia.org/math/5/2/0/5206560a306a2e085a437fd258eb57ce.png:

http://upload.wikimedia.org/math/7/f/e/7fed0a55b2527df65097f8e0eab7f452.png

向量的外积是矩阵的克罗内克积的特殊情况。

给定 http://upload.wikimedia.org/math/9/2/5/92555f9439ef4a54fcd65bd62f44f4ee.png,结果出自

http://upload.wikimedia.org/math/5/6/8/568be0dab8226aef4f2860f0b9c06c33.png

这里的张量积就是向量的乘法。

使用坐标:

http://upload.wikimedia.org/math/b/c/5/bc59ee00584bc0caf15dd2da8fa4c80d.png

对于复数向量,习惯使用 http://upload.wikimedia.org/math/a/1/f/a1f4e032305bc17ce1481451cc5a15be.png),因为人们把行向量认为是对偶空间复共轭向量空间的元素:

http://upload.wikimedia.org/math/2/d/2/2d2ff924469549be8d4e4c6f3813f5cd.png

如果 http://upload.wikimedia.org/math/0/a/a/0aa3ec374bdc0d6a17aecbb6bcda6a89.png 是列向量,定义变为:

http://upload.wikimedia.org/math/0/f/2/0f28d22930975087b87c84a521db381c.png

这里的 \mathbf{v}^* 是 http://upload.wikimedia.org/math/0/a/a/0aa3ec374bdc0d6a17aecbb6bcda6a89.png 共轭转置

[编辑]相对于内积

如果 http://upload.wikimedia.org/math/0/a/a/0aa3ec374bdc0d6a17aecbb6bcda6a89.png 是行向量,而且 m n,则可以采用其他方式的积,生成一个标量(或 1 \times 1 矩阵):

http://upload.wikimedia.org/math/7/1/f/71f4da4e4bd07f927e3927bac3c11ca1.png

它是欧几里得空间的标准内积,常叫做点积

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