怎么计算?

2个回答

  • 把向量外积定义为:

    a × b = |a|·|b|·Sin.

    分配律的几何证明方法很繁琐,大意是用作图的方法验证.有兴趣的话请自己参阅参考文献中的证明.

    下面给出代数方法.我们假定已经知道了:

    1)外积的反对称性:

    a × b = - b × a.

    这由外积的定义是显然的.

    2)内积(即数积、点积)的分配律:

    a·(b + c) = a·b + a·c,

    (a + b)·c = a·c + b·c.

    这由内积的定义a·b = |a|·|b|·Cos,用投影的方法不难得到证明.

    3)混合积的性质:

    定义(a×b)·c为矢量a,b,c的混合积,容易证明:

    i) (a×b)·c的绝对值正是以a,b,c为三条邻棱的平行六面体的体积,其正负号由a,b,c的定向决定(右手系为正,左手系为负).

    从而就推出:

    ii) (a×b)·c = a·(b×c)

    所以我们可以记a,b,c的混合积为(a,b,c).

    由i)还可以推出:

    iii) (a,b,c) = (b,c,a) = (c,a,b)

    我们还有下面的一条显然的结论:

    iv) 若一个矢量a同时垂直于三个不共面矢a1,a2,a3,则a必为零矢量.

    下面我们就用上面的1)2)3)来证明外积的分配律.

    设r为空间任意矢量,在r·(a×(b + c))里,交替两次利用3)的ii)、iii)和数积分配律2),就有

    r·(a×(b + c))

    = (r×a)·(b + c)

    = (r×a)·b + (r×a)·c

    = r·(a×b) + r·(a×c)

    = r·(a×b + a×c)

    移项,再利用数积分配律,得

    r·(a×(b + c) - (a×b + a×c)) = 0

    这说明矢量a×(b + c) - (a×b + a×c)垂直于任意一个矢量.按3)的iv),这个矢量必为零矢量,即

    a×(b + c) - (a×b + a×c) = 0

    所以有

    a×(b + c) = a×b + a×c.

    证毕.

    参考资料:《空间解析几何引论》(第二版),南开大学《空间解析几何引论》编写组