Формулы о векторах в трехмерном евклидовом пространстве
Приведенные ниже отношения применимы к векторам в трехмерном евклидовом пространстве. Некоторые, но не все, распространяются на векторы более высоких размерностей. В частности, векторное произведение векторов определяется только в трех измерениях (но см. Семимерное перекрестное произведение ).
Содержание
- 1 Величины
- 2 Неравенства
- 3 Углы
- 4 Площади и объемы
- 5 Сложение и умножение векторов
- 6 См. Также
- 7 Ссылки
Величины
Величина вектора A определяется его тремя компонентами вдоль трех ортогональных направлений с использованием теоремы Пифагора :

Величину также можно выразить с помощью скалярного произведения :

Неравенства
; Неравенство Коши – Шварца в трех измерениях
; неравенство треугольника в трех измерениях
; неравенство обратного треугольника
Здесь обозначение (A · B ) обозначает скалярное произведение векторов A и B.
Углы
Векторное произведение и скалярное произведение двух векторов определяют угол между ними, скажем, θ:

Чтобы удовлетворить правило правой руки, для положительного θ вектор B направлен против часовой стрелки от A, а для отрицательного θ - по часовой стрелке.

Здесь обозначение A × B обозначает вектор перекрестное произведение векторов A и B . тригонометрическое тождество Пифагора затем обеспечивает:

Если вектор A = (A x, A y, A z) составляет углов α, β, γ с ортогональным набором осей x, y и z, тогда:

и аналогично для углов β, γ. Следовательно:

с
единичные векторы вдоль направлений осей.
Площади и объемы
Площадь Σ параллелограмма со сторонами A и B, содержащими угол θ, равна:

, который будет распознан как величина векторного векторного произведения векторов A и B, расположенных по сторонам параллелограмма. То есть:

(Если A, B- двумерные векторы, это равно определителю матрицы 2 × 2 со строками A, B.) Квадрат этого выражения:

где Γ (A, B) - определитель грамма для A и B определяется следующим образом:

Аналогичным образом, квадрат объема V параллелепипеда , охватываемого тремя векторами A, B, Cзадается определителем Грама трех векторов:

Поскольку A, B, C - трехмерные векторы, это равно квадрату скалярного тройного произведения
ниже.
Этот процесс можно расширить до n измерений.
Сложение и умножение векторов
Некоторые из следующих алгебраических соотношений относятся к скалярному произведению и перекрестному произведению векторов.
; коммутативность сложения
; коммутативность скалярного произведения
; антикоммутативность векторного произведения
; дистрибутивность умножения на скаляр по сложению
; дистрибутивность скалярного произведения над сложением
; дистрибутивность векторного произведения над сложением
(тройное скалярное произведение )
(векторное тройное произведение )
(векторное тройное произведение )
(тождество Якоби )
(тождество Якоби )
; Бине –Коши идентичность в трех измерениях
; Тождество Лагранжа в трех измерениях

(векторное четырехкратное произведение)
- В трех измерениях вектор D может быть выражен в терминах базиса {A,B,C} как:

См. также
Ссылки