两个向量垂直的充要条件是它们的数量积(点积)为零。具体来说,如果向量 $\mathbf{a} = (a_1, a_2)$ 和向量 $\mathbf{b} = (b_1, b_2)$,那么 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 垂直的充要条件是:
$$a_1 b_1 + a_2 b_2 = 0$$
或者等价地,如果向量 $\mathbf{a} = (x_1, y_1)$ 和向量 $\mathbf{b} = (x_2, y_2)$,那么 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 垂直的充要条件是:
$$x_1 x_2 + y_1 y_2 = 0$$
这个公式也可以从向量的数量积定义推导出来。向量的数量积定义为:
$$\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = |a| |b| \cos \theta$$
其中,$|a|$ 和 $|b|$ 分别是向量 $\mathbf{a}$ 和 $\mathbf{b}$ 的模,$\theta$ 是它们之间的夹角。当两个向量垂直时,夹角 $\theta$ 为 90° 或 $\pi/2$,此时 $\cos \theta = 0$,因此:
$$\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = |a| |b| \cos 90^\circ = 0$$
所以,两个向量垂直的充要条件是它们的数量积为零。