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在几何意义上,向量的外积与以这两个向量为边构成的平行四边形的面积有什么关系?

Moonshot回答

在几何意义上,两个向量的外积(又称为叉乘)与以这两个向量为边构成的平行四边形的面积有直接关系。外积的模长(即结果向量的长度)等于这两个向量构成的平行四边形的面积。具体来说:

  1. 平行四边形面积:如果有两个三维空间中的向量 (\vec{a}) 和 (\vec{b}),它们的外积 (\vec{a} \times \vec{b}) 的模长等于以 (\vec{a}) 和 (\vec{b}) 为相邻边的平行四边形的面积。数学表达式为 (|\vec{a} \times \vec{b}| = |\vec{a}||\vec{b}|\sin(\theta)),其中 (\theta) 是两个向量之间的夹角。

  2. 方向:外积结果向量 (\vec{a} \times \vec{b}) 的方向垂直于由 (\vec{a}) 和 (\vec{b}) 构成的平面,并且遵循右手定则。

  3. 二维情况:对于二维向量,虽然无法直接计算外积,但可以计算两向量张成的平行四边形面积,这可以通过将二维坐标扩充到三维空间并应用外积公式来实现。

  4. 外积与内积:外积与内积(点积)不同,内积是一个标量,表示两个向量的夹角和它们的大小,而外积是一个向量,表示由两个向量构成的平行四边形的面积和方向。

通过搜索结果,我们可以看到多个来源都支持了上述解释,说明了外积的模长与平行四边形面积的关系,以及外积的方向特性。例如,OI Wiki 中提到外积的几何意义是平行四边形的面积,并且说明了如何通过扩充二维坐标到三维来计算这个面积。此外,知乎专栏中也讨论了外积与平行四边形面积的关系,并提供了详细的计算方法。

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