数量积,也称为点积或内积,是向量运算的一种形式,用于计算两个向量之间的相似度。其计算公式如下:
\[ a \cdot b = |a||b|\cos\theta \]
其中:
\( a \) 和 \( b \) 是两个非零向量。
\( |a| \) 和 \( |b| \) 分别表示向量 \( a \) 和 \( b \) 的模长。
\( \theta \) 是向量 \( a \) 和 \( b \) 之间的夹角(0° ≤ \( \theta \) ≤ 180°)。
如果向量 \( a \) 和 \( b \) 的坐标分别为 \( (x_1, y_1, z_1) \) 和 \( (x_2, y_2, z_2) \),则它们的数量积可以通过坐标运算来表示:
\[ a \cdot b = x_1x_2 + y_1y_2 + z_1z_2 \]
数量积的几何意义是向量 \( a \) 在向量 \( b \) 方向上的投影与向量 \( b \) 的模长的乘积。
数量积满足交换律和分配律,即:
\[ a \cdot b = b \cdot a \]
\[ a \cdot (b + c) = a \cdot b + a \cdot c \]
这些性质使得数量积在物理学、工程学、计算机科学等多个领域都有广泛的应用。例如,在物理学中,数量积用于计算两个力的合力;在工程学中,用于计算两个向量的夹角余弦值;在计算机科学中,用于计算向量的相似度等。