数量积(也称为点积)是向量运算中的一种基本乘积方式,其运算公式如下:
一般公式
对于两个向量 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$,它们的数量积定义为 $\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}| \cos \theta$,其中 $|\mathbf{a}|$ 和 $|\mathbf{b}|$ 分别是向量 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 的模(长度),$\theta$ 是 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 之间的夹角。
坐标运算
在平面直角坐标系中,若 $\mathbf{a} = (x_1, y_1)$ 和 $\mathbf{b} = (x_2, y_2)$,则 $\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = x_1 x_2 + y_1 y_2$。
在空间直角坐标系中,若 $\mathbf{a} = (x_1, y_1, z_1)$ 和 $\mathbf{b} = (x_2, y_2, z_2)$,则 $\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = x_1 x_2 + y_1 y_2 + z_1 z_2$。
特殊情况
当 $\mathbf{a}$ 与 $\mathbf{b}$ 同向时,$\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}|$。
当 $\mathbf{a}$ 与 $\mathbf{b}$ 反向时,$\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = -|\mathbf{a}| |\mathbf{b}|$。
$\mathbf{a} \cdot \mathbf{a} = |\mathbf{a}|^2$ 或 $|\mathbf{a}| = \sqrt{\mathbf{a} \cdot \mathbf{a}}$。
向量垂直
$\mathbf{a} \perp \mathbf{b}$ 等价于 $\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = 0$。
这些公式涵盖了数量积的基本概念和运算方法,适用于不同维度的向量空间。