向量叉乘的基本概念定义
两个向量(从矩阵角度看,即一维矩阵)的叉乘为一向量,如:
• 大小:,其中为a,b两个向量之间的夹角
• 方向:垂直于a,b所在平面,指向由右手定则确定
相关概念
• 力矩:力臂与力的叉乘()
• 洛伦兹力:磁感应强度与速度的叉乘,电荷量为参数()
向量叉乘的运算法则代数规则(需要着重关注加粗的前四条)
• 反交换律:a×b = -b×a。
• 分配律:a×(b+c) = a×b+a×c。
• 与标量乘法兼容:(λa)×b = a×(λb) = λ(a×b)。
• 数乘结合律:(λa)×(μb) = (λμ)(a×b)
• 雅可比恒等式:a×(b×c)+b×(c×a)+c×(a×b) = 0。
• 分配律,线性性和雅可比恒等式表明:具有向量加法和叉积的构成了一个李代数。
• 两个非零向量a和b平行,当且仅当a×b = 0。
拉格朗日公式(了解即可)
•
•
向量的混合积(了解即可)
•
应用例题
在某三维空间中,存在沿z方向的匀强电场E,沿x方向的匀强磁场B,一带正电粒子q初始状态下静止于原点,质量为m。请给出该带点粒子关于时间t的运动方程。
解:
已知在任一时刻,若q的速度为,则其只受电场力与洛伦兹力
合力
不妨令
由向量的分配律知
其中,故
则,故粒子的运动可分解为一个匀速直线运动与一个匀速圆周运动
初始条件下,故
,
故可写出运动方程:
思考
为何可以分解为一个匀速直线运动与一个匀速圆周运动?
将任意时刻的速度分解为与后,计算出合力为,其带来的加速度将使后续表现为匀速圆周运动,而保持不变
如何应对此类问题?
本题主要考察了两种思想:运动的独立性与从变中找不变。当发现所要求的运动很复杂时,可尝试通过运动的独立性进行拆分,从复杂的运动中拆分出可求的简单运动
两个向量(从矩阵角度看,即一维矩阵)的叉乘为一向量,如:
• 大小:,其中为a,b两个向量之间的夹角
• 方向:垂直于a,b所在平面,指向由右手定则确定
相关概念
• 力矩:力臂与力的叉乘()
• 洛伦兹力:磁感应强度与速度的叉乘,电荷量为参数()
向量叉乘的运算法则代数规则(需要着重关注加粗的前四条)
• 反交换律:a×b = -b×a。
• 分配律:a×(b+c) = a×b+a×c。
• 与标量乘法兼容:(λa)×b = a×(λb) = λ(a×b)。
• 数乘结合律:(λa)×(μb) = (λμ)(a×b)
• 雅可比恒等式:a×(b×c)+b×(c×a)+c×(a×b) = 0。
• 分配律,线性性和雅可比恒等式表明:具有向量加法和叉积的构成了一个李代数。
• 两个非零向量a和b平行,当且仅当a×b = 0。
拉格朗日公式(了解即可)
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向量的混合积(了解即可)
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应用例题
在某三维空间中,存在沿z方向的匀强电场E,沿x方向的匀强磁场B,一带正电粒子q初始状态下静止于原点,质量为m。请给出该带点粒子关于时间t的运动方程。
解:
已知在任一时刻,若q的速度为,则其只受电场力与洛伦兹力
合力
不妨令
由向量的分配律知
其中,故
则,故粒子的运动可分解为一个匀速直线运动与一个匀速圆周运动
初始条件下,故
,
故可写出运动方程:
思考
为何可以分解为一个匀速直线运动与一个匀速圆周运动?
将任意时刻的速度分解为与后,计算出合力为,其带来的加速度将使后续表现为匀速圆周运动,而保持不变
如何应对此类问题?
本题主要考察了两种思想:运动的独立性与从变中找不变。当发现所要求的运动很复杂时,可尝试通过运动的独立性进行拆分,从复杂的运动中拆分出可求的简单运动