向量数量积,也称为点积或内积,是向量运算的一种,用于衡量两个向量之间的夹角关系。对于两个非零向量 a和 b,它们的数量积定义为:
$$a \cdot b = |a||b|\cos\theta$$
其中, |a|和 |b|分别表示向量 a和 b的模长, θ是这两个向量之间的夹角。
数量积的几何意义是:向量 a的长度与向量 b在 a方向上的投影长度的乘积。在坐标形式中,如果向量 a的坐标为 (x1, y1),向量 b的坐标为 (x2, y2),那么它们的数量积可以表示为:
$$a \cdot b = x1x2 + y1y2$$
数量积具有以下性质:
交换律:
对于任意两个向量 a和 b,有 a·b = b·a。
线性:
对于任意向量 a、 b和 c,以及任意标量 k,有 a·(b+c) = a·b + a·c。
垂直性:
如果两个向量 a和 b垂直,则它们的数量积为0,即 a⊥b ⇒ a·b = 0。
单位向量:
如果向量 a是单位向量(即 |a| = 1),则 a·a = 1。
数量积的绝对值:
有 |a·b| ≤ |a|·|b|,这是由柯西-施瓦茨不等式得出的。
零向量:
零向量与任意向量的数量积为0,即 0·a = 0。
数量积在物理学、工程学、计算机科学等领域有广泛应用,例如在计算两个向量的夹角、判断两个向量是否垂直、计算向量的投影长度等方面。